WO2019057508A1 - Beleuchtung für einen photobioreaktor - Google Patents

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WO2019057508A1
WO2019057508A1 PCT/EP2018/074004 EP2018074004W WO2019057508A1 WO 2019057508 A1 WO2019057508 A1 WO 2019057508A1 EP 2018074004 W EP2018074004 W EP 2018074004W WO 2019057508 A1 WO2019057508 A1 WO 2019057508A1
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WO
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container
light
medium
emitting
partially
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/074004
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marco LEUPOLD
Bernward Husemann
Simon Topp-Manske
Christian Grimm
Original Assignee
Sartorius Stedim Biotech Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02—Photobioreactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/22—Transparent or translucent parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
    • C12M31/08—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by conducting or reflecting elements located inside the reactor or in its structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
    • C12M31/10—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by light emitting elements located inside the reactor, e.g. LED or OLED

Definitions

  • the present invention relates to a container, in particular a container of a (photo) bioreactor, preferably a disposable bag, which can accommodate and / or comprise one or more illuminants for irradiating a medium, in particular a biological medium with a photoreactive substance ,
  • a container in particular a container of a (photo) bioreactor, preferably a disposable bag, which can accommodate and / or comprise one or more illuminants for irradiating a medium, in particular a biological medium with a photoreactive substance .
  • the irradiation or the control of the irradiation of the medium on the inside of the container takes place substantially from the outside, the illuminants or phosphors projecting on the inside and irradiating the medium in particular without contact or without contact.
  • the phosphors may also be in contact with the medium.
  • a photo-bioreactor which is used to store and / or store photoreactive media, for example comprising plants, bacteria, fungi, plant and / or animal cells, living organisms, eukaryotes and / or prokaryotes to process, while these reactions or processes undergo comprehensive photo- or light-induced reactions, such as photosynthesis, or processes, in particular photo-biochemical and / or biotechnological processes.
  • photoreactive media for example comprising plants, bacteria, fungi, plant and / or animal cells, living organisms, eukaryotes and / or prokaryotes to process, while these reactions or processes undergo comprehensive photo- or light-induced reactions, such as photosynthesis, or processes, in particular photo-biochemical and / or biotechnological processes.
  • PAR photosynthetic active radiation
  • the invention relates to a disposable bag or a container of a "single use" / disposable bioreactor, which comprises one or more pockets for receiving one or more bulbs
  • the bags which are referred to in the following mainly as bulbs-receiving pockets , are adapted to receive one or more lamps such that they can irradiate on the inside of a medium in the container, in particular a biological medium and thereby a photochemical reaction of light-sensitive or
  • a container of a bioreactor in particular a disposable bag, comprise a container casing which at least partially or completely surrounds a container interior.
  • a container casing may comprise a container bottom, a container lid, a preferably barrel-shaped peripheral wall / surface and / or a container door.
  • Bulb-receiving pockets may be disposed on the container shell.
  • the invention also relates to a container which comprises one or more lighting means which can be arranged on the container casing such that an emitted light of the lighting means or of the lighting means reaches the inside of the container in order to irradiate a medium there.
  • one or more lamps are arranged on / in a container shell and / or on / in a stirring system and / or on / in a wall of a container door of a container or a container door wall such that they are on the inside a in irradiate the medium located in the container and thereby initiate or initiate a photochemical reaction of the light-sensitive or photosensitive or photoreactive substance.
  • the invention can be used in particular in one or more of the following areas: biotechnology, molecular farming, processing of biological / chemical media, phototrophic bioprocessing, biofuels, biorefinery concepts, nutritional supplements, cosmetics, raw material production, food technology, beverage technology, chemical industry, chemical research , Laboratory supplies, medical technology, pharmacy, process chemistry, technical chemistry.
  • the invention may relate to photoreactors for large-scale production and / or standard photoreactors for basic research in the laboratory and / or photosynthesis plants and / or plants for the production or cultivation of plants, in particular algae breeding plants or Algae farms and / or for the production or cultivation of bacteria, such as cyanobacteria.
  • a photoreactive substance or a photoreactive medium which is located in a container interior volume of a container of a photo-bioreactor, is irradiated from the outside by means of a light source through transparent Benzoiterwand through.
  • a light source may, for example, be the sun, whose radiation spectrum on the earth is particularly suitable for irradiating plants and / or algae which carry out photosynthesis.
  • lamps such as aquarium lamps or other lamps, which have an emission spectrum similar to that of the sun, can be used for the artificial irradiation of plants and / or algae.
  • a photo-synthetic active illumination is used.
  • a medium is usually passed through transparent tubes and irradiated from the outside with light.
  • containers or vessels such as laboratory bottles on a scale of a few liters with transparent glass wall, for example, artificially irradiated from the outside. Due to the fact that the bottles have only a small volume, a light emitted from the outside, which is irradiated, for example, from one side, can still be absorbed by a medium even on the inside of the container opposite the direction of irradiation.
  • the radiation power and / or the density of the absorbing medium and / or the number of lamps used and / or the size or the volume of the vessel are usually adjusted.
  • the invention relates to a container, in particular a disposable bag, and preferably a container / disposable bag of a bioreactor and / or a mixing tank or mixing container with a container interior or volume, designed for at least partial filling or filling or Filling with a medium comprising at least one photoreactive material for at least partially triggering or initiating at least one photochemical reaction of the photoreactive (chemical and / or biological) substance or a chemical by irradiation with light or electromagnetic radiation, comprising:
  • a container shell which surrounds the container interior and at least one Leuchtm ittelöff n ung for introducing at least one light source through the container shell in a region of the container interior has; and at least one light-emitting means receiving pocket which is transparent at least in part to an electromagnetic radiation, preferably a multiplicity of light-receiving pockets which are arranged on the at least one light-emitting means opening at least partially within the container interior and are or are designed to have at least one light-emitting means.
  • the lighting means or the lighting means which is or are isolated from the medium by the receiving pocket (s) is not in direct contact with the medium, which on the one hand protects the medium from external contamination, However, at the same time allows irradiation of the medium with emitted light of at least one light source.
  • a container in particular a disposable bag, is designed to be filled at least partially with a medium comprising at least one photoreactive substance suitable for at least partially triggering at least one photochemical reaction of the photoreactive or photochemical substance by irradiation with electromagnetic Radiation comprising:
  • At least one illuminant receiving pocket which is transparent at least partially to an electromagnetic radiation and which is arranged or fastened or attached at least partially within the container interior to a luminous means opening of the container envelope and is designed to at least ; a light source or a plurality of bulbs from the outside through the bulb opening at least partially receive, wherein the bulb receiving pocket (s) and / or the ' bulb opening (s) is / are designed so that the medium at least partially so by means of the / Illuminant can be irradiated that the at least one photochemical reaction of the at least one photoreactive material can be triggered by means of an emitted from the light source or the bulbs electromagnetic radiation and the or the light source is isolated by the Leuchtffenabilitytaschein) to the medium.
  • the invention is essentially one Container, which is preferably a disposable container, in particular a disposable bag, but may also be a reusable container.
  • the container comprises a receiving pocket or a plurality of receiving pockets or pockets or bulbs receiving pockets which is designed to receive one or more light sources and / or light sources.
  • the light-receiving pockets may protrude substantially on the inside of the container or in the container interior, in particular when the light-receiving pockets have accommodated lighting means.
  • the container may also be, for example, a canister, a steel tank, a barrel or other vessel.
  • a disposable bag may be disposed within a bioreactor.
  • a medium in the container interior can be irradiated by the emitted light of the at least one Leuchtmitteis.
  • the medium comprises a photosensitive or reactive substance, for example an alga
  • a process or a reaction can be initiated or triggered by means of the light irradiation of the illuminant in the switched on or switched-on state or during operation of the illuminant. be initiated.
  • the algae can be made to operate photosynthesis.
  • irradiation of the photosensitive or reactive substance provides energy in the form of photons and at least partially absorbs or accommodates it through the photosensitive or reactive substance, so that one or more photochemical and / or biochemical and / or physical reactions to be triggered.
  • the light-emitting means receiving pocket is at least partially transparent, in particular for light of the visible wavelength range, a light emitted by a light source can at least partially pass through the wall of the light-receiving pocket or through the (wall-mounted) pocket wall propagate through and thus irradiate the located in a container interior volume or medium.
  • a light source is at least partially received by a light bulb receiving pocket
  • the light source is preferably located substantially on the inside of the tank or in the interior of the tank. Nevertheless, the light source is through the wall of the bulb-receiving pocket or by the (illuminant- Receiving) pocket wall of the medium or from the container interior isolated so that there is essentially no direct contact between the medium and the bulb.
  • an "exclusive container interior” may be defined, which is characterized by containing only the volume of a medium. "Exclusive container interior” does not include the volume containing one or more bulbs and bulb receiving pockets occupy, in particular if the at least one light-emitting receiving pocket has at least partially received at least one light-emitting means.
  • the container interior or container volume should be defined such that it would correspond to the volume that the container would have if it did not comprise a light-emitting receiving pocket (s) and instead a substantially flat container sleeve. that is, not indented by a bulb receiving bag or curved inwards.
  • a container interior corresponds to a volume of a container without bulbs on receiving pocket (s), in particular if the container shell comprises no bulbs for bulbs receiving pockets.
  • a light source if it is at least partially accommodated by a light bulb receiving pocket or at least partially disposed within a light bulb receiving pocket, at least partially in the container interior, but not located substantially in the exclusive container interior ,
  • the light-emitting means is finally isolated from the medium by the pocket wall or the wall of the light-receiving pocket of the medium or isolated.
  • a container may include a bulb receptacle or about two, three, four, five, six, seven, and most preferably up to about thirty bulb receiving pockets. However, it is not excluded that a container comprises more than thirty light bulb receiving pockets.
  • a light-receiving pocket for example, record several bulbs and / or light sources.
  • a light-emitting receiving pocket can accommodate approximately two, three, four, five, six, seven and more light sources, in particular a bundle of light sources, for example optical waveguides.
  • illuminants can also be added, exchanged and / or removed from outside during a chemical process, so that the irradiation or lighting situation can be adapted to the respective process, without the container necessarily having to be opened for access from outside, which could affect the process flow.
  • the container interior is accessible from outside through the light-receiving pockets, but nevertheless is insulated from the outside by the pocket wall of the light-receiving pockets, the lighting situation can be changed without the container interior being opened to the outside must, which could lead to an impairment of the process of a medium on the inside of the container every time.
  • physical parameters of the medium or of the container interior are impaired, such as by a temperature change, a pressure change, loss of a substance by evaporation, contamination by substances, for example bacteria, chemicals, oxygen, etc.
  • the adaptation of a lighting or irradiation situation can be carried out in a simple manner in that bulbs can be exchanged, added or removed from them by the externally accessible light-receiving pockets.
  • a container comprises a lamp receiving pocket or a plurality of lamp receiving pockets, wherein at least one lamp receiving pocket is rigid and / or has a substantially constant volume or pocket internal volume.
  • one or more light receiving pockets is or are provided on a container or on a container casing, which essentially can not be compressed or compressed or squeezed together, in particular when the container is being filled with a medium.
  • an at least partially rigid training or by a substantially constant volume or pocket inner volume of the bulb receiving pocket can be at least partially prevented that a bulb receiving pocket is compressed or squeezed together by the medium located in the container interior, if no Illuminant is arranged in a pocket interior volume.
  • a constant volume or inner volume of the pocket can be provided or made possible by arranging a framework and / or basket-like framework or braid on the light-emitting means receiving pocket and / or in the inner pocket volume and / or the (light-receiving means -) pocket wall of the bulbs receiving pocket reinforcements or thickening of the wall thickness and / or additional materials includes.
  • the means by which a substantially constant volume can be achieved is so stable that it can not be deformed or pressed under the influence or under the pressure of the medium located in the container interior.
  • a container comprises a bulbs receiving pocket or a plurality of bulbs receiving pockets, wherein the bulbs receiving pocket (s) arranged on one or more illuminant openings is / are, which is positioned on a peripheral wall / surface of the container is / are.
  • a container sleeve in particular a circumferential wall, comprises illuminant openings, in particular at a plurality of locations and preferably distributed along a circumference, through which illuminating means and / or light sources can be received from outside through the illuminant receiving pocket (s).
  • the container casing of a container comprises a container wall, preferably a barrel-shaped peripheral wall, a container bottom and a container lid which can be removed from the container wall, wherein the at least one illuminant opening is formed in the container lid.
  • a container wall, in particular a preferably barrel-shaped peripheral wall of the container casing, and / or a container lid of the Be Strukturerhülie each openings or illuminant openings comprise can be arranged by which lighting means in a light-receiving pocket or inserted into a light-receiving pocket.
  • the container is a disposable container, particularly a disposable container of a bioreactor.
  • a disposable element such as a disposable container, in particular a disposable bag, has the general advantage that this and in particular its interior can be provided sterile and does not need to be re-cleaned or sterilized or autoclaved after use and contamination with contents but can be disposed of.
  • inexpensive materials for the production of disposable bioreactors processes can be carried out or implemented particularly cost-effective.
  • It may be formed as disposable items, all components of a container, in particular a bioreactor, as well as "all accessories.
  • a light-receiving pocket may be formed at least partially from a plastic, in particular from a soft plastic and / or sections of a metal, such as steel, attached and / or fixed and / or glued and / or welded.
  • An illuminant receiving pocket may comprise a metal, in particular, if the pocket is substantially structurally supported by a metal structure, for example a basket-like braid. should be kept. In this way, it can be avoided that a bulbs receiving pocket, for example, deformed in the unfilled state.
  • a light bulb receiving pocket and a container or disposable bioreactor may be multi-piece, in particular two-piece or formed in two pieces and be connected, for example via a composite material.
  • bulbs receiving bag and container or disposable bioreactor may be integrally formed.
  • a preferred embodiment of a container, in particular a disposable bioreactor, for disposable use may comprise a container wall, bulbs receiving pockets or other elements which substantially or at least partially from a so-called "soft plastic” or from a particularly flexible plastic,
  • sections which serve to stabilize the container structure may be formed of a harder material, such elements and / or sections may in part consist of a so-called "hard plastic” or of a hard plastic a stiffer or dimensionally stable plastic, in particular of a (fusible) thermoplastic or of a (non-meltable) thermoset, for example, a synthetic resin to be formed.
  • the container is a reusable container, in particular a reusable container of a reusable bioreactor.
  • a particularly large amount of a medium for example more When about 500 l, in particular more than about 5000 l, is to be processed and / or stored and / or transported in a container, it is advantageous to use a particularly large container, for example a steel tank.
  • a particularly large container for example a steel tank.
  • Such containers may prove to be particularly cost effective in reusable use, for example, as reusable bioreactors and / or reusable fermenters and / or reusable mixing systems and / or reusable brewing vessels and / or reusable fermentation systems.
  • a bulbs receiving pocket attached and / or screwed and / or fixed and / or glued and / or welded.
  • the bulbs receiving pocket may be at least partially formed from a glass and / or a plastic and / or sections of a metal.
  • Such bulbs-receiving bag and container or reusable bioreactor can be made in several pieces, in particular two-piece and connected via a composite fabric and / or other means.
  • bulbs receiving bag and container or reusable bioreactor can be integrally formed. It may also be that the wall of a reusable container per se comprises only one opening, on which a light-emitting receiving pocket can be arranged or fixed or fastened or fastened.
  • a reusable container could be substantially formed of steel, whereas bulb receiving bags, which may for example be single use and sterilizable from a plastic, may be attached to openings of the reusable container.
  • a bulb receiving bag may be a hollow and substantially transparent tube, which may be designed for multiple use and may be sterilizable.
  • the illuminant receiving pocket (s) is or are configured to have one or more illuminants! comprising a light-emitting rod, a light-emitting fiber or an optical waveguide, a light-emitting diode and / or a light source, in particular a lamp and preferably a tubular lamp and / or a laser from the outside through the Bulb opening at least partially record.
  • one of the light bulbs receiving pockets of each of the aforementioned bulbs and / or light sources can accommodate a plurality of said bulbs and / or light sources.
  • a light-emitting rod or a light-emitting rod and an optical waveguide can each be received by the container by means of one or more light-emitting means receiving pocket (s).
  • the light source a light emitting fiber or a light guide comprise what or which is wound around a member such as a rod and / or a conduit, particularly a conduit for gas supply and / or removal and / or a so-called sparger or tortuous.
  • the element, for example the gas line, which is wrapped with the light-emitting fiber 15b may already be located in the interior of the container or be arranged in the interior.
  • the wrapped element may also be slid into and / or through an aperture in, for example, a bulb receiving bag, such that when a light is coupled into the fiber, the light is emitted at least partially along the surface of the member towards the inside of the container ,
  • the bulbs-receiving pockets which are formed substantially completely waterproof, it can be prevented that bulbs are damaged, which are not usually used in connection with liquids or under water or within liquids.
  • An advantage therefore exists in that the aforementioned light sources and / or light sources can essentially pass into a container interior filled with a medium, without these illuminants and / or light sources having to be impermeably watertight. This is particularly advantageous when the medium is a liquid. There is therefore ideally no need for the illuminant! especially suitable for applications under water or in liquids.
  • the at least one light-emitting means receiving pocket is made of a same material as a majority of the container cover, in particular made of a transparent soft plastic, and preferably integrally with the Container shell or the container formed.
  • the illuminant-receiving pocket and / or the container envelope may also be at least partially formed of glass and / or a transparent hard plastic or resin.
  • the container envelope and / or the bulbs receiving pocket can at least partially consist of a substantially transparent glass, for example quartz glass, of a substantially transparent plastic, in particular of an acrylic glass (polymethylmethacrylate, PMMA), a polycarbonate (PC), a polyvinyl chloride ( PVC), a polystyrene (PS), a Poiyphenylenether (PPO), a silicone, in particular a highly transparent silicone and / or a polyethylene (PE), in particular HDPE or LDPE be formed.
  • a substantially transparent glass for example quartz glass
  • a substantially transparent plastic in particular of an acrylic glass (polymethylmethacrylate, PMMA), a polycarbonate (PC), a polyvinyl chloride ( PVC), a polystyrene (PS), a Poiyphenylenether (PPO), a silicone, in particular a highly transparent silicone and / or a polyethylene (PE), in particular HDPE or LDPE be formed.
  • PMMA acrylic glass
  • PC
  • a container shell likewise from a transparent material, since in this way also a light from the outside, for example sunlight, can at least partially pass through the container envelope or propagate.
  • a luminous means or a light source for irradiating the medium in the container interior may be additionally arranged or arranged on the outside from the outside through the transparent container casing.
  • the container interior is optimally irradiated or illuminated. This means that the medium is preferably irradiated optimally and / or equally or evenly at all positions in the container interior.
  • a medium per se can be substantially turbid or intransparent or can strongly absorb light of a certain wavelength range, it is advantageous to mount light sources or illuminants at different positions inside and possibly also outside the container in such a way that the light passes through the transparent Can pass through container shell and / or walls and / or elements or propagate through.
  • the container comprises a Leuchtmittei-receiving pocket, which at least partially filter and / or absorb an electromagnetic radiation, in particular a heat radiation or an infrared radiation and / or can dissipate.
  • the filtering of heat radiation which can be absorbed by the medium is advantageous because it can be avoided so that a medium is heated too much by the irradiation, if this should be avoided. Alternatively, this can also be done by discharging a heating air. It is also possible for a light of another frequency range to be at least partially filtered or absorbed by the light-emitting means receiving pocket. This could also be at least partially prevented that excessive UV radiation enters the container interior.
  • the container and / or the bioreactor is at least partially, in particular completely sterilizable.
  • the container and the bulb receiving pocket are formed from one or more materials which are sterilizable or autoclavable.
  • the container and / or the bulbs receiving pocket can be formed from a polymer. This has the advantage that the container together with the bulb receiving pocket can be sterilized before use, so that a medium which is filled, for example, in the container interior of the container in particular is not contaminated with microbiological material.
  • the sterilization can be done before using a disposable container, especially a disposable bioreactor. Sterilization may also be done prior to use (and possibly after or between two uses) of a bioreactor.
  • the plastic from which, for example, a disposable container is substantially formed, as well as all other elements are largely sterilizable, e.g. using beta or gamma radiation.
  • the material used to make a container or to make a bioreactor can be sterilized by thermal sterilization, steam sterilization, hot air sterilization, chemical and / or physical sterilization (e.g., beta or gamma irradiation).
  • the invention further relates to a container, in particular according to one or A plurality of preceding aspects, comprising a container interior adapted to be filled with a medium comprising at least one photoreactive agent, and configured to at least partially initiate at least one photochemical reaction of the photoreactive agent, comprising:
  • a stirring element comprising a stirring shaft with a stirring shaft cavity and an at least partially transparent stirring shaft wall, wherein the stirring shaft cavity can receive a lighting means and the stirring shaft wall is designed so that the lighting means forms an electromagnetic radiation through the stirring shaft wall emit the container interior and can trigger the photochemical reaction of the photoreactive material of the medium.
  • a container which is preferably a disposable bag, comprises a stirring element or stirring device, which comprises a stirring shaft.
  • the stirring shaft has a stirring shaft cavity and a substantially or at least partially transparent stirring shaft wall.
  • the stirring shaft could also be referred to as a transparent tube.
  • a light source in particular a light-emitting rod can be arranged.
  • a light emitted from the lighting means can propagate through the transparent stirring wave wall, so that the container interior and the medium therein are irradiated with the photo-reactive substance.
  • the stirrer shaft cavity is designed so that a luminous means can be substantially arranged, exchanged and / or removed from the outside within the stirrer shaft cavity.
  • a stirring shaft can be used particularly efficiently.
  • the stirring shaft serves for mixing or mixing of the medium
  • the stirring shaft with the stirring shaft cavity also serves to receive a light source.
  • a stirring shaft is preferably arranged centrally in a container, a medium can therefore be irradiated centrally or from the inside of the container or from the center of the container interior volume without having to provide an additional surface for attaching the illuminant.
  • a container or bioreactor or mixing tank which is particularly efficient with regard to the irradiation of a medium can also comprise a light source or a light source in the center of the container interior, in this case within a stirring shaft.
  • the irradiation is particularly efficient when a flow profile of the medium past a light source past a container envelope and a light source in the center of the container interior.
  • a trajectory of a photosensitive molecule is on average such that a molecule is irradiated as optimally as possible with respect to the irradiation duration and intensity of a luminous means, so that within a certain, especially within a short time, the required light is absorbed and a phochemical reaction takes place.
  • a lighting means can be arranged, exchanged and / or removed from the outside substantially within the stirring shaft cavity.
  • a light source can be exchanged or removed, for example, if a process has largely taken place or ended and the lighting situation is to be adapted.
  • a reaction following the first reaction may require irradiation with light of a different frequency spectrum. This could then be solved by the exchange of light sources.
  • a container may comprise a transparent stirrer shaft with stirrer shaft cavity for receiving a lamp and one or more illuminant receptacles.
  • the features described below are also combinable with the preceding features unless they are mutually exclusive.
  • a container having a container interior which is designed to be filled with a medium comprising at least one photoreactive substance, is designed to at least partially trigger at least one photochemical reaction of the photoreactive substance and comprises the following elements:
  • a scrubber comprising at least a rotor blade and a stirring shaft
  • At least one light source which is at least partially disposed on or in the container inner wall, the stirring shaft and / or the rotor blade and is adapted to at least partially irradiate the medium so that the photochemical reaction of the photoreactive material by means of one of the lighting means emitted electromagnetic radiation can be triggered.
  • the container may in particular be combined with the preceding aspects and features of another embodiment of a container.
  • At least one container may comprise lighting means and / or light sources, which is arranged or can be arranged on at least one component or element of the container.
  • an optical fiber may be wound around a stirring shaft so that a light can be emitted into the container interior along the stirring shaft.
  • a container inner wall or a container envelope inner surface can be at least partially or completely provided with a lighting means.
  • a wall may comprise light-emitting elements or light sources, in particular organic light-emitting diodes (OLED) or an OLED field, which may or may not be disposed over a large area on the wall.
  • OLED organic light-emitting diodes
  • individual light emitting diodes may be attached to the container shell.
  • glow sticks may be attached to the container shell.
  • optical waveguides can also be mounted inside or on the container casing, wherein these optical fibers can emit a light which enters or propagates into the container interior, for example, through a transparent container inner wall or container casing inner surface.
  • these optional features have the advantage that a medium in a container interior can be irradiated as large as possible. This may also be the case if the container casing is not transparent, for example.
  • All mentioned bulbs can be arranged for example in an alternative or additional aspect in or on a rotor blade.
  • particles and / or stirring elements such as, for example, agitated stirrers or stirring fish, which have fluorescent properties, can also be provided in the container, so that a light can also be transmitted to the medium in this way.
  • the advantage here is that by stirring the medium, the stirring elements are swirled with the medium and thus in the container interior can cover a distance in different regions of the container interior, whereby the highest possible proportion of the medium can be irradiated.
  • such particles or stirring elements can also be equipped with a phosphorescent substance, in particular coated. In that case, the particles may emit a light, in particular after the irradiation of the phosphorescent substance with one of the aforementioned light-emitting elements.
  • a medium in the container interior is stirred in such a way that the medium is irradiated as intensively as possible or by the light-emitting elements.
  • a portion of the medium may first be irradiated by a light-emitting element on the container shell inner surface and subsequently by stirring reach into an area where it is irradiated by light-emitting elements of a stirring shaft.
  • a photoreactive molecule in a medium is irradiated so long and intensively (in one piece or without interruption) on average by one or more light-emitting elements that a photochemical reaction is triggered or promoted or initiated ,
  • the container comprises a light-emitting means and / or a light-generating means, wherein a light-emitting means a light-emitting rod, a light-emitting fiber or a light-emitting diode and / or a light source, in particular a lamp and preferably a tubular lamp.
  • a light-emitting means a light-emitting rod, a light-emitting fiber or a light-emitting diode and / or a light source, in particular a lamp and preferably a tubular lamp.
  • an intensity of the irradiation or an amount of the emitted light or a power of the individual light-emitting elements can be varied or adjusted as required.
  • some or a portion of the light-emitting elements can be turned on or off, while another part accordingly turns off or on.
  • the irradiation of the medium can also be pulsed or stroboscopic. In particular, however, the medium is irradiated over a longer period at a time or in a longer interval or permanently in order to trigger the highest possible reaction rate or as many photochemical reactions.
  • the container inner wall or inner container surface comprises a container inner wall structuring, which is designed to form an enlarged surface with respect to an unstructured, smooth container casing inner surface, and wherein the illuminant is attached to or in the container inner wall.
  • Structuring is arranged and / or the container inner wall structuring can influence or predetermine a flow profile of the medium.
  • a flow profile of the medium occurs, in particular, when a medium in a container is stirred or mixed by means of a stirring device.
  • a particularly large area can be provided on the container inside, as many as possible or as large as possible light Emissive elements can be attached.
  • a light-emitting element which emits light over a particularly large area, for example a pedestal or array or array, in particular a light-emitting film comprising one or more OLED elements, can be attached to the structured container inner wall.
  • a structured container shell inner surface may cause turbulent flows of the agitated medium, especially in the immediate vicinity of the structured container shell inner surface.
  • Turbulent flows may cause part of the media to be in the vicinity of a light-emitting container shell inner surface for a longer time and to flow past the container shell inner surface several times, for example, through a circular airfoil.
  • This has the advantage that a container envelope inner surface or a portion of the structured container envelope inner surface, which comprises a light source, can substantially irradiate a specific part of the medium over a prolonged period of time (and / or repeatedly). As a result, the probability of a photochemical reaction of a photosensitive substance in the medium increases.
  • a structured Be Zellerhüllen- inner surface comprising a light source causes a certain advantageous flow profile of the medium or causes or causes.
  • a certain flow profile of the medium would be advantageous if the flow rate leads to a certain part of the medium being located, if possible, in the proximity of a light source over an optimum period for triggering a photochemical reaction.
  • the medium in the tank or container should be well mixed or stirred so that the largest possible volume of the medium, in particular the entire volume or the highest possible number of photoreactive molecules of the medium is irradiated by one or more Leuchtmittein long enough, so the desired photochemical reaction of as many molecules as possible is triggered.
  • a certain part of the "Medium” is not a closed size because the part of the medium undergoes essentially continuous mixing with other parts or volumes of the medium during flow, meaning, for example, that within a turbulent flow, several molecules on average are simultaneously somewhat stay longer within a certain volume than in a laminar flow, since the flow essentially flows in a circle or the flow profile is substantially circular.
  • irradiation intensity depends on the power of a lamp and the distance between the molecule and Leuchtiittei at which a light of a certain power is emitted. Furthermore, the irradiation intensity also depends on how dense the medium is or how many absorbing molecules are present in the medium. In the event that the medium is very dense, less light may reach more distant areas of the container interior, so that a molecule may only be exposed to sufficient radiation if it is close enough to a light source long enough.
  • a container in particular a mixing tank or mixing container
  • a container which is designed to as many molecules of a photoreactive material as efficiently as possible, i. to irradiate within the required or optimum duration of irradiation such that the photochemical reaction is triggered.
  • a flow profile in conjunction with a lighting situation position of the light sources / light sources, radiation power, absorption and density of a medium
  • a stirring device or mixing device optimized to this effect are.
  • the optical density in particular the extinction, comprising absorption and scattering represent physical quantities on which it can depend how efficiently an irradiation of light with respect to the reaction rate precipitates.
  • a very (visually) dense Medium which strongly absorbs, in particular, a light of at least a part of the frequency range can therefore strongly filter or absorb a color or a frequency range of the light within a short distance of the traveled light. Therefore, a molecule at a greater distance from the light-emitting means or the light-emitting means can no longer be sufficiently irradiated with the light of a specific frequency or wavelength which the molecule would require, so that a photochemical reaction can be triggered.
  • a mixing device which is designed so that the molecules also come closer to the light-emitting means in the vicinity in order to be sufficiently strong and laser-irradiated there. It may also be advantageous in this case to adjust the position, as well as the power and the number of light-emitting means, as well as the stirring or mixing speed of the medium.
  • the medium can also be thinned so that fewer molecules are present in a container and therefore less light is absorbed in a short distance to a luminous means.
  • a container comprises a tube that is transparent or transparent to electromagnetic radiation and that is designed to store and / or guide a medium, wherein the medium can be irradiated, for example, from outside through a transparent tube wall.
  • a medium can flow through a transparent tube of a container, wherein the medium can be irradiated from outside through the transparent or transparent tube wall by a light source.
  • the medium in the tube can be irradiated from the outside by the sun.
  • a tube could be, for example, an inlet and / or a drain and / or a bypass of the container or the bioreactor / represent.
  • the invention relates to a method for at least partially initiating or initiating or initiating at least one photochemical reaction of a photoreactive (chemical and / or biological) substance in a medium comprising the following steps:
  • a container interior of a container in particular a container of a bioreactor and preferably a disposable bag with the medium which comprises the photoreactive (chemical and / or biological) substance;
  • the medium at least partially irradiating or illuminating or illuminating the medium with the luminous means such that the photochemical reaction of the photoreactive substance is at least partially triggered by means of an electromagnetic radiation emitted by the illuminant.
  • the invention also relates to a method for at least partially triggering at least one photochemical reaction of a photoreactive substance in a medium, the following steps:
  • At least one scrubbing element comprising at least one stirring shaft with a stirring shaft cavity and an at least partially transparent stirring shaft wall at least partially within the container interior;
  • a light source or a light source is received by a light-receiving pocket, so that the light source is at least partially within the substantially not yet filled container interior.
  • the container interior can preferably be filled with a medium. If you first fill the container interior with a medium, so it could make it difficult to arrange a light source in the bulb-receiving pocket, since the bulb receiving pocket could be squeezed or squeezed by the medium, so when pushing the bulb in the Leuchtmittei-Avem Spotify the wall of the bulb receiving bag could be injured or damaged. However, it is not excluded that a process in the latter order takes place.
  • FIG. 1 is a schematic side view with insight into a container of a bioreactor with mixing device and lamp receiving pockets on the
  • Container shell according to an embodiment
  • Fig. 2a is a schematic exploded view with insight into a container of a bioreactor with mixing device, Benzoiterdecke! and bulb receiving pockets on the container lid according to another embodiment;
  • FIG. 2b shows four schematic views from above onto the container lid of a container of a bioreactor with mixing device, container lid and lamp receiving pockets on the container lid according to further embodiments;
  • FIG. 3 shows a schematic side view with an insight into a disposable container of a bioreactor or disposable bag with mixing device and light guide on the stirring shaft according to a further embodiment
  • Fig. 4 is a schematic side view with insight into a tank or container of a
  • Bioreactor with multiple light guides as an exemplary embodiment
  • FIG. 5 is a schematic exploded view with an insight into a tank or
  • Container of a bioreactor with container lid, bulbs-receiving pockets at the
  • 6a is a perspective side view of a portion of a container shell with door according to another embodiment
  • 6b is a top or bottom view of a portion of a container shell cross-section with container inner wall structuring and lighting means according to another embodiment.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of a container of a bioreactor with mixing device and various light sources according to a further embodiment
  • FIG. 8a is a frontal view of a steel shell bioreactor including a disposable bag in its interior volume according to another embodiment
  • Fig. 8b is a front view of an open bioreactor Stahlhülie having a
  • Disposable bag visible in its internal volume includes according to the
  • FIG. 8c is a frontal view of a disposable bag that may be received by the steel shell bioreactor of the embodiment of FIGS. 8a and b.
  • FIG 9a shows a schematic side view with an insight into a disposable container of a bioreactor with mixing device and light rods according to a further embodiment;
  • Flg. 9b shows three light sticks according to a further embodiment
  • 10a is a schematic side view with insight into a disposable container of a
  • Bioreactor with mixing device and light rods with light guides according to a
  • Fig. 10b shows a mounting device for optical fibers according to an embodiment
  • Fig. 10c light rods with optical fibers according to one embodiment.
  • FIG. 1 shows a side view of an embodiment of a container of a bioreactor 1a comprising a container 1 with a container bottom, an upper edge O and a container shell 4. Further, the container of the bioreactor 1a has one or more illuminant openings 12, in particular one or more illuminant openings (FIG. en) in the container wall 12a, and one or more light receiving pockets 11 on. Since the container of the bioreactor 1a is designed to receive one or more lamps 15, the bioreactor 1a can also be referred to as a photo-bioreactor. A lighting means 15 may also be referred to as a light-emitting means or a light-emitting element.
  • the bioreactor 1 a further comprises a drive 10 which has a motor, for example a three-phase motor, a stepping motor, a pneumatically driven motor and / or the like.
  • the mixing system which is arranged in the container 1, has a mixing device, which is designed and intended to at least partially mix a medium 8 arranged or filled in the container 1.
  • the medium 8 may comprise a fluid and / or a solid and / or a gas and may in particular be formed as a fluid mixture and / or a solid mixture, or also as a mixture of at least one fluid and at least one solid.
  • a medium 8 may in particular be a biological medium or a chemical medium.
  • two illuminating means 15 are partially completely received by the illuminating means receiving pockets 11 on the left side L, and two illuminating means 15 are substantially completely accommodated on the right side R.
  • the lighting means 15 are formed as light-emitting rods or elements 15a which can emit an electromagnetic radiation 14 or a light, in particular in the switched-on state.
  • FIG. 1 is to be understood as meaning that all or only some of the light-emitting rods 15 a are in each case received completely or partially or not at all by the light-emitting means receiving pockets 11. Also, the embodiment of Fig. 1 is to be understood that the container 1 and the container interior 22 unfilled or at least partially or completely with a medium 8 can be filled / filled. In other words, this embodiment essentially relates to the structural characteristics of the container 1 and the bioreactor 1a, respectively, whereas the light-emitting rods 15a can only be attached to the container 1 and / or a medium 8 can be filled into the container 1 ,
  • the two light-receiving pockets 11 on the left side L have only partly received the respective two light-emitting rods 15a, and therefore, since they are not substantially (completely) filled with the light-emitting rods 15a, hang down toward the container bottom V. This condition may be considered as the "unfilled condition" of the bulb receiving pockets 11.
  • the bulbs-receiving pockets 11 and their (bulb receiving) pocket walls which is also referred to as pocket walls 11a, may be formed of a soft, flexible and / or possibly of a stretchable plastic. According to Fig. 1, the light-emitting rods 15a on the left side L from the outside A in the pocket inner volume V of the pocket inside T of the bulb receiving pockets 1 1, which on the container inside I and the container interior 22 are used or pushed.
  • the two light-receiving pockets 11 on the right side R have the two respective light-emitting rods 15 a substantially completely absorbed, which is why they are substantially perpendicular to the Be bachelorerhüile 4 and horizontally on the inside I and in the container interior 22 of the Container 1 protrude.
  • This state may be regarded as the "filled state" of the bulb receiving pockets 11 because the pocket internal volume V on the pocket inner side T of the bulb receiving pockets 11 is substantially completely filled by the light emitting rods 15a.
  • the respective light-emitting rod 15a on the right side R from the outside A via the respective bulb opening in the tank wall 12a into the pocket interior volume V of the pocket inside T of the respective bulb receiving pocket 11, which is located on the In this state, the respective light-emitting rod 15a on the container inner side I or in the container interior 22 at least partially emit a light or an electromagnetic radiation 14, wherein the respective light-emitting rod 15 a only du A pocket wall 11a (also referred to as a pocket wall 11a) is essentially isolated from the medium 8.
  • illuminant receiving pockets 11, illuminating openings in the container wall 12a, and light emitting bars 15a are respectively provided.
  • only one light-emitting means receiving pockets 11 and one light-emitting opening in the container wall 12a or any other number of light-emitting means receiving pockets 11 and illuminant openings may be provided in the container wall 12a.
  • another light-emitting means 15, for example an optical waveguide or a lamp, instead of a light-emitting rod 15a can also be accommodated by the light-emitting means receiving pockets 11.
  • the light-emitting rods 15a for example, in the on state or in operation by battery or battery and / or via a line 13, in particular via a power cord with power plug with energy or power or voltage can be supplied.
  • the container 1 of the bioreactor 1 a is in the embodiment shown a tank, which may be a steel tank, for example, and is penetrated by a stirring element 3, which is arranged on the container inside I of the container 1 and can completely penetrate the container 1 from one end to an opposite end.
  • the bioreactor 1a also has a drive device 2, which is arranged substantially outside the container 1.
  • the stirring element 3 is coupled to the drive device 2.
  • the stirring element 3 has a stirring 9, which is formed substantially rod-shaped.
  • the agitator shaft 9 is arranged substantially completely in the interior (on the inside of the container I) of the container 1 and can either project from one end of the container 1 into the container 1 or the container 1 completely from a first end of the container 1 to a second End of the container 1, in particular from a container lid (not shown here) to a container bottom 1 'penetrate.
  • the stirring shaft 9 is supported at two opposite ends of the container 1.
  • the stirring shaft 9 is mounted on a drive-side support 6 and on an abutment 7 on the container bottom V.
  • the drive-side bearing 6 is arranged directly adjacent to the drive device 2, while the counter-bearing 7 is arranged on the side of the container 1 opposite the drive device 2 or on the container bottom 1 '.
  • the stirrer shaft 9 more Rownfort instruments 5 are formed, which move on rotation of the stirring shaft 9 about an axis of rotation of the stirring element 3 through the medium 8 and the medium 8 mix it.
  • a stirring extension 5 can also be referred to essentially as a rotor blade.
  • the container 1 or the bioreactor 1 a may alternatively also without agitator shaft 9 and / or without drive device 2 and / or without drive-side support 6 and / or without counter bearing 7 and / or scrubber 3, in particular without any element of the mixing device, which Mixing of the medium 8 can serve, be configured.
  • the container 1 thus has on the container inner side I a container interior 22 which may be completely or partially filled with a medium 8.
  • the container 1 at the time of irradiation with an electromagnetic radiation 14 of a medium 8 may be at least partially or completely filled.
  • the medium 8 is stirred or mixed during the irradiation.
  • all illuminant receiving pockets 11 may at least partially be filled with the respective illuminants 15.
  • only part of the light-receiving pockets 11 may be at least partially filled with the respective light-emitting means 15.
  • the lighting situation (lighting intensity or power, lighting position, emitted spectrum) can be adapted to the circumstances by adding, removing and / or replacing a lighting means 15.
  • the light-emitting surface of the luminous means 15 can be varied in that a luminous means 15 only partially or completely protrudes or pushed into the bulb receiving pocket 11.
  • a container interior 22 is at least partially filled with a medium 8, but no bulbs 15 is disposed in at least one bulbs receiving pocket 11, the bulb opening in the container wall 12a of the container shell 4 with a lid (not shown here ) are closed, so that the medium 8, for example, a liquid, the corresponding unfilled lamp-receiving pocket 11 is not inverted outwardly or on the outside A or presses.
  • the lid or closure can substantially prevent leakage of a light-emitting receiving pocket 11 on the outer side A.
  • the light-emitting receiving pockets 11, which are arranged on an inner side of a container waist and adapted to receive a respective light-emitting rod 15a, can in particular have a pocket length TL of about 0.1 m to about 2 m, preferably about 0.3 m to about 1, 5 m and more preferably about 0.5 to about 1 m.
  • the diameter of the bulb receiving pocket 11 may generally be between about 5 cm and about 50 cm, preferably between about 8 cm and about 30 cm, and in particular between about 10 cm and about 20 cm.
  • the ratio between the diameter and the pocket length TL can be approximately 1: 5000 to approximately 1:10, for example, in the case of illuminant receiving pockets 11 for receiving optical fibers 15b, especially about 1: 1000 to about 1:50, and preferably about 1: 300 to 1: 100.
  • the ratio between the diameter and the pocket length TL can be, for example, in the case of light-emitting receiving pockets 11 for receiving light-emitting rods 15a from about 1: 500 to about 1: 1, in particular from about 1: 100 to 1:10 and preferably from about 1: 50 to 1:20.
  • the pocket length TL, as well as the diameter can be selected essentially depending on the size of the reactor or of the container 1, in particular depending on the container width BB and the length and the diameter of the light-emitting rods 15a.
  • the bulb receiving pockets 1 adapted to receive another light-emitting element or bulb 15 may have other pocket lengths TL.
  • a light-receiving pocket 11 for receiving a light guide for example, a pocket length TL of about 1 m to about 10 m, in particular from about 1, 5 m to about 8 m and more preferably from about 2 m to about 7 m.
  • the container width BB may in particular be about 0.3 m to about 3 m, preferably about 0.5 m to about 2 m, and particularly preferably about 0.8 m to about 1.5 m.
  • the container interior 22 of a container 1 of a bioreactor 1a may, for example, assume values between about 15 ml and about 30,000 l, in particular between about 51 and about 8,000 l, and preferably between about 100 l and about 1000 l.
  • FIG. 2a Another embodiment of a container 1 of a bioreactor 1a is shown in the exploded view of FIG. 2a.
  • the container 1 of the bioreactor 1a comprises a container lid 1 "which can be removed or removed from the container 1 or from the upper edge O of the container 1.
  • the container lid 1" comprises illuminant openings 12, in particular illuminant openings in the container lid 12b, on each of which a luminous means receiving pocket 11 is attached can or is appropriate.
  • the illuminant receiving pockets 11 hang down substantially perpendicularly from the container lid 1 "into the container interior 22 in the direction of the container bottom 1 '.
  • a light emitting means 15 on the left side L which is a light emitting rod 15a in this embodiment, is aligned relative to the container lid opening 12b, it is substantially not picked up by the light emitting means receiving pocket 11. It could be that the lighting means 15 is pushed into this position just in the pocket inner volume V of the light-emitting means receiving pocket 11 on the left side L, or removed therefrom.
  • the light-emitting rod 15a along its longitudinal axis LA must be moved substantially perpendicular to the container lid 1 "through the bulb opening in the container lid 12b in the container interior 22 in the direction of the container bottom 1 '.
  • a luminous means 15 on the right side R which is also a light-emitting rod 5a in this embodiment, is aligned relative to the luminous means opening in the container lid 2b and substantially completely received by the illuminant-receiving pocket 11.
  • the longitudinal axis LA of the light-emitting rod 15a is arranged or aligned essentially parallel to the container casing 4 or container inner wall or container casing inner surface 4a on the container inner side I.
  • a light-emitting rod 15a extends from the container lid 1 "toward the container bottom V, in particular to the container bottom 1 'within the pocket internal volume V of the illuminant-receiving pocket 11 located in the container interior 22.
  • a light-emitting rod 15 a of the container lid 1 "and the receiving input AE of the bulb receiving pocket 11 in the direction of the container bottom 1 to the end E of the bulb receiving pocket 1 first
  • the medium 8 can be switched on by the electromagnetic radiation 14 emitted by the light-emitting rod 15a Condition or be irradiated during operation.
  • light emitting bars 15a or other bulbs 15 may be added, removed and / or replaced to adapt the lighting situation to, for example, a process.
  • an irradiation intensity or output can be varied.
  • a current or voltage or energy supply of the light-emitting rods 15a can be effected for example via a line 13, in particular via a mains cable.
  • the mixing device comprising a drive device 2, a stirring element 3, rotor blades 5, a drive-side bearing 6 and an abutment 7 and a stirring shaft 9 are operated such that a medium 8 is mixed or mixed or stirred.
  • a flow professional! of the medium 8 which results in that any molecule of the medium 8 undergoes, on average, a necessary irradiation of an uninterrupted irradiation time by the lighting means 15 in such a way that a photochemical reaction is triggered.
  • the illuminant opening in the container lid 12b, as well as the illuminant receiving pockets 11 may for example be distributed radially symmetrically or not symmetrically along the lid edge circumference.
  • the Flg. 2b is a view of various embodiments of the container lid 1 ", embodiments 1 to 4. According to embodiments 1 and 2, illuminant openings in the container lid 12b and the illuminant receiving pockets 11 are radially symmetrical about the center of the container lid 1" at substantially equal intervals. distributed substantially along the lid edge circumference. In Embodiment 1, all the illuminant openings in the container lid 12b are substantially circular, whereas in Embodiment 2, all the illuminant openings in the container ceiling! 12b: are substantially rectangular or designed.
  • illuminant openings in the container lid 12b, as well as the illuminant receiving pockets 11 are not radially symmetrical about the center of the body at substantially equal intervals It may also be possible, for example, for a container lid 1 "to comprise a bulb opening 12b, which are of circular design and others which are rectangular in shape. Depending on which shape is predetermined by the lighting means 15 and which lighting situation is desired or required, any desired combinations of shapes and positional distribution of the lighting means openings in the container lid 12 b can be provided.
  • FIG. 2 b furthermore, three rotor blades 5, as well as one central agitator shaft 9, can be seen.
  • the container lid 1 is substantially transparent, or has an opening at the respective location, for example an addition of a substance into the medium 8 or into the container interior 22 could take place through such an opening.
  • the embodiments of the bioreactors 1a or container 1 are preferably designed to be at least partially, in particular completely sterilized. At least the container interior 22, as well as elements of the bioreactor 1a, which are or are to be arranged in the container interior 22, are preferably designed to be at least partially, in particular completely sterilized.
  • the bioreactors 1a may also be designed to form a closed system, as a rule. In other words, such bioreactors 1a can be omitted in most cases in all cases in particular the opening, especially when a medium 8 undergoes a process or one or a plurality of reactions. In particular, for purposes of sterilization of the container interior 22, a container 1, however, can be opened.
  • the light-emitting receiving pockets 1, which are arranged on an inner side of a container lid and adapted to receive a light-emitting rod 15a in each case, can in particular have a pocket length TL of about 0.1 m to about 5 m, preferably about 0.3 m to about 3 m and more preferably about 0.5 to about 2 m.
  • the pocket length TL can be selected essentially according to the size, in particular according to the container height BH of the reactor or of the container 1 and the length of the light-emitting rods 15a.
  • the container height BH may in particular be about 0.5 m to about 5 m, preferably about 1 m to about 3 m, and particularly preferably about 1.5 m to about 2.5 m.
  • FIG. 3 relates to a single use (SU) or disposable prey! 1 b. Since the single use (SU) or disposable bioreactor / disposable bag is designed to receive one or more lamps 15, this can also be referred to as single use (SU) or disposable photo-bioreactor.
  • the disposable bag may be maintained or supported, for example, by means of a rack or scaffold (not shown).
  • the disposable bag 1 b can also be arranged within a bioreactor, or part of a bioreactor.
  • a light source 15d preferably in the form of a laser, which generates light or electromagnetic radiation 14, which is transported and emitted through a light guide 15b into the container interior 22, is provided in this embodiment ,
  • the light guide 15b is guided by a bulb opening in the container wall 12a from the outside A to the container inside I.
  • the optical fiber 15b is attached to a stirring shaft 9 or wound around a stirring shaft 9.
  • the light source 15d or the laser is connected via a line 13, in particular a power cable to the network and receives the required energy for operation via the cable.
  • the optical waveguide 15b is designed such that it can emit or emit a light 14 substantially over its entire length or at least over a portion of its length on its surface. This essentially depends on that a light is coupled into the light guide 15b in such a way that the Total reflection condition is not met or the angle at which the light 14 is reflected does not correspond to the total reflection angle. Thus, a fraction of the total guided light 14 is emitted at each reflection to the surrounding medium 8 and the container interior 22, respectively.
  • the light guide 15b may be wound around a non-rotating part of a stirring shaft 9, for example around an outer rigid guide tube, or disposed thereon in any other form.
  • the light guide 15b may be wound around the agitator shaft 9 for about 5 to about 500 times, preferably about 10 to about 300 times, and more preferably about 15 to about 100 times.
  • a light guide 15b or a multiplicity of light guides 15b projects at least partially from the container casing 4 into the container interior volume 22 or protrude into it.
  • the container interior 22 of a container 1 or a disposable bioreactor or a disposable bag 1b for example, values between about 15 ml and about 8000 I, in particular between about 80 I and about 5000 I, and preferably between about 100 I and about To accept 1000 l.
  • a disposable bioreactor or a disposable prey! 1b to be used if a subsequent cleaning or sterilization is omitted, for example, for cost reasons. This may be the case when a particularly toxic medium 8 has been stored in the container interior 22 of a disposable bag, which can be disposed of more economically together with the disposable bag. Also, in a variety of ongoing processes in a variety of bioreactors, it may generally be more cost effective to use disposable bioreactors / disposable bags than reusable bioreactors. Often, the purchase of a reusable bioreactor 1a, for example of steel, and cleaning or sterilization of such reusable bioreactors 1a proves to be inefficient in terms of cost. In such cases, disposable bioreactors such as disposable bags 1b are preferred.
  • a preferred embodiment of a container 1 of a disposable bioreactor for disposable use may comprise a container envelope 4 or other elements, which is essentially or at least partly formed from a so-called "soft plastic” or from a particularly flexible plastic, in particular a flexible PVC and / or polyolefin, in particular polyethylene
  • Such elements and / or sections may in part be formed from a so-called "hard plastic” or from a more rigid or dimensionally stable plastic, in particular from a (fusible) thermoplastic or from a (non-fusible) thermoset, for example a synthetic resin his.
  • a container access or a port 16, and hoses 18 and portions of a container bottom V could be formed of such a more dimensionally stable plastic.
  • the plastic is substantially or at least partially sterilizable e.g. using beta or gamma radiation.
  • the material used can be sterilized by means of thermal sterilization, by steam sterilization, by hot air sterilization, by means of chemical and / or physical sterilization (for example beta or gamma irradiation) for producing a container 1 or for producing a bioreactor 1a.
  • FIG. 3 further comprises a mixing device comprising a stirring element 3 with a stirring shaft 9 and rotor blades 5, a drive device 2 and a drive-side mounting 6 for mixing or stirring the medium 8 located in the container interior 22.
  • a mixing device comprising a stirring element 3 with a stirring shaft 9 and rotor blades 5, a drive device 2 and a drive-side mounting 6 for mixing or stirring the medium 8 located in the container interior 22.
  • elements of the Mischvom 'rect are at least partially formed of a metal and / or a stable plastic.
  • an element may also include a metal core coated with a substantially inert or non-reactive plastic, such as Teflon.
  • the disposable container / disposable bag 1 b or the disposable bioreactor is designed essentially for disposable use, wherein all elements are used only once.
  • elements, such as a mixing device for reusable use can be designed.
  • all elements and surfaces located at least within the container interior 22 can be sterilized.
  • the container casing 4 of the disposable bag 1 b is preferably transparent to electromagnetic radiation of at least one frequency range, in particular for at least part of the visible light.
  • a medium 8 located within the container interior 22 can be at least partly also irradiated, for example, from the outside A by means of an artificial light source 5d or light source, preferably by means of a lamp and / or by means of a natural light source 15d, such as the sun.
  • a mixing device does not necessarily have to be part of a (one-way) bioreactor.
  • a light source 15 and / or a light source 15d may also be mounted in or in the disposable photo-bioreactor in another alternative manner.
  • a disposable bioreactor / disposable bag 1 b can in particular comprise light-emitting means receiving pockets 11.
  • bulb receiving pockets 11 are similar to the previous embodiments, for example, Fig. 1 and Fig. 2 configured.
  • Bulb-receiving pockets 11 are preferably designed substantially to protrude on the container inside I of the disposable bioreactor / disposable bag and from the outside A a light source 15, in particular a light-emitting rod 15 a record, so that the light-emitting Rod 15a, which is isolated only by the pocket wall 11a of the medium 8, an electromagnetic radiation 14 to the container inside I or to the medium 8 in the container interior 22 can emit.
  • Such light-receiving pockets 11 are preferably made of a same material as a majority of the container shell 4 and in particular transparent.
  • sections of the container casing inner surface of a disposable bag 1b can also be provided, in particular, flatly with a light source 15, for example with a light-emitting foil or a light-emitting diode, or with light-emitting diodes (LEDs) or other light sources , Additionally or alternatively, in the container interior 22 also light be provided emitting particles.
  • a light source 15 for example with a light-emitting foil or a light-emitting diode, or with light-emitting diodes (LEDs) or other light sources
  • LEDs light-emitting diodes
  • the agitation 9 of the disposable bioreactor / disposable bag 1 b may include a cavity, as well as a substantially transparent wall, so that a light source, such as a light-emitting rod 15 a can be accommodated in the cavity and through the transparent wall of the Rjoweile 9 a light 14 to the medium 8 and the container interior 22 can deliver.
  • a light source such as a light-emitting rod 15 a
  • Hoses 18 and sensors 19 are also disposed on the disposable bag 1 b of the present embodiment.
  • the sensors 19 are each connected to lines 13.
  • Such lines 13 may be, for example, power and / or data cable.
  • a conduit 13 may also be a hose. This is not explicitly defined in this embodiment.
  • Substances and / or a medium 8 can be conducted into the container interior 22 via the tubes 18 and / or be discharged from the container interior 22 onto an outside A or removed.
  • Container inlets 16 and / or ports may be configured to permit a hose to be respectively disposed thereon.
  • container accesses 16 and / or ports may be designed to receive a lighting means.
  • a port 16 may be a sealed access for a light emitting rod 15a (not shown).
  • container entrances 16 and / or ports and / or container doors can be designed, for example, such that a sample of the medium 8 can be taken by hand, for example.
  • a disposable bioreactor / disposable bag 1 b include a pressure relief valve (not shown here), which can, for example, a gas from a certain pressure threshold release or release or escape.
  • the Flg. 4 is an embodiment of a container 1 of a bioreactor 1 a, in which a plurality of light sources 15, for example in the form of light guides 15 b, which can emit electromagnetic radiation during operation, for irradiating a medium 8 located in the container interior 22, are provided.
  • the plurality of luminous means 15 comprises about 3 to about 1000, preferably about 10 to about 500, and more preferably about 20 to about 300 optical fibers 15b and / or light-emitting rods 15a.
  • the bioreactor 1a or the container 1 may themselves comprise the light guides 15b, or alternatively the light guides 15b may be arranged on the container 1 of the bioreactor 1a.
  • the light guides 15b may be picked up by a single light-emitting receiving pocket 11 or each individual light guide 15b by a respective light-emitting receiving pocket 11 and insulated from the medium 8 by the pocket wall 11a .
  • the light guides 15b may also be in direct contact with the medium 8, in particular if the light guides 15b are designed to be sterilizable.
  • the illuminants shown may alternatively or additionally also be light-emitting rods 15a.
  • the illuminants 15 are attached to the container lid 1 "or to the container cover 12.
  • the portions of the illuminants 15 which are arranged substantially on the container inside I are provided with elements
  • a light source 15d may in turn be connected by means of a line 13, for example a power cable, through which the light source 15d is supplied with energy, in order to allow particularly large-area or efficient irradiation
  • the illuminants extend substantially from the container lid 1 "substantially to or almost to the container bottom 1 '.
  • the light guides 15b and / or light-emitting rods 15a may preferably extend over a length of between about 0.1 and 5 m, in particular between about 0.3 m and about 3 m, and more preferably between extend about 1 m and 1, 8 m.
  • a light guide 15b may have a length of about 0.1 m to about 50 m, in particular about 2 m about 30 m and preferably from about 3 m to about 15 m.
  • the container casing 4 of the container 1 of FIG. 4 may be substantially non-transparent and preferably formed of a metal, for example steel.
  • the container shell 4 of the embodiment shown may be at least partially or completely transparent, in particular made of a glass and / or a transparent plastic.
  • the container shell 4 of the container 1 can also comprise a transparent window, through which an electromagnetic radiation can pass from the outside A to the inside of the container I, for example emitted by an external light source.
  • the container 1 of the bioreactor 1a according to FIG. 4 is supported by a framework 21 or stored and / or suspended and / or held.
  • the framework 21 has rollers 24, by means of which the bioreactor 1 a can be pushed and / or pulled to a destination.
  • the container 1 of the bioreactor 1a further comprises container ports 16 or ports, through which the medium 8 is accessible for the addition or removal of a substance.
  • drains 23 which can also be used as feeds, a medium 8 can be at least partially drained from a container interior 22 or a container interior 22 can be filled with a medium 8 at least partially.
  • a hose can be attached to a drain 23.
  • a container 1 In the embodiment of a container 1 according to the exploded view of Figure 5, there are a plurality of different light sources 15.
  • the container 1 can it is in particular a disposable container.
  • the container 1 may be formed of a substantially stable or rigid or solid material, for example, the container 1 at least partially made of a metal, in particular steel and / or at least partially made of a solid plastic, in particular of a transparent plastic and / or be formed of glass.
  • a disposable container 1 may be a disposable bag.
  • an external light source 15f is initially indicated.
  • the external illuminant 15f may be a lamp or other light source 15d disposed on the outside A such that a light 14 emitted by the lamp may propagate through a substantially transparent portion of the container shell 4 into the container interior.
  • a medium 8 can also be irradiated from the outside.
  • the container 1 further comprises a container casing 4, as well as a container lid 1 ", which can be arranged on the upper edge O of the container 1.
  • the container interior 22 or the container inner side I can be permanent or for a longer time from the outside A be isolated or over a period of time, for example, by opening the container lid 1 "open or be open.
  • the container cover 4 and the container lid 1 each comprise illuminant openings 12, namely two illuminant openings in the container wall 12a, and a luminous means opening in the container lid 12b
  • the container interior 22 and the outside A are separated by a sealed connection between the illuminant opening 12 and the illuminant receiving pockets 11, so that no medium 8 which is located in the container interior 22 can unintentionally escape to the outside
  • the bulb receiving pockets 11 each include a dense pocket wall 11 a.
  • a light-emitting means 15, in particular a light-emitting rod 15 a, can be pushed or moved and / or arranged or stored in a light-receiving pocket 11 or in a pocket inner volume V of a light-receiving pocket 11 become.
  • two light-emitting rods 15a are each on the right side R still on the outside A. Both light-emitting rods 15a can by moving or in the direction of the container shell 4, which in the figure is drawn, substantially horizontally through the container wall openings 12a and the openings in the container casing 4 and the receiving inputs AE of the bulbs-on receiving pockets 1 1 in the respective pocket-internal volume V moves or pushed.
  • FIG. 5 there is also a light-emitting rod 15a above the container lid 1 '' on the outside A.
  • the light-emitting rod 15a can be moved by a movement in the direction of the container lid 1 '' which is in the Figure is drawn through the container lid opening 12b and the openings in the container lid 1 "and the receiving input AE of the light-receiving pocket 11 are moved or pushed into the pocket inner volume V.
  • the container 1 may comprise fastening means 26, for example a thread and / or a pressure connection and / or a clamp.
  • a light-emitting rod 15a or other illuminant 15 may then be fixed to the container 1 by means of a mating fastener, for example by means of a screw and / or a groove and / or a hook.
  • a lighting means 15 can then emit electromagnetic radiation.
  • the container lid 1 also includes Bulb opening in the Be ZellerdeckeS 12 b, through which optical fibers 15 b can be guided from the outside into the container interior 22.
  • the light guides 15b may be isolated from the medium 8 by one or more light receiving pockets 11, or may be in direct contact with the medium 8.
  • the container shell 4 comprises a container shell inner surface 4a, which is an inner surface of the container shell 4 facing the container interior.
  • the container shell 4 comprises a container envelopefigurationfikiee 4 b, which is an outer side A facing outer surface of the container shell 4.
  • the container door 16 is an access to the container interior 22 or to the container inside I from the outside A.
  • the container door 16 comprises a door wall 4c, whose inner surface in the closed state is preferably flush with the container envelope inner surface 4a concludes.
  • the outer surface of the door wall 4c in the closed state preferably ends flush with the container outer surface 4b.
  • the inside of the door wall 4c comprises a lighting means 15, which may be, for example, a light-emitting film 15c.
  • the light-emitting film 15c can emit or emit an electromagnetic radiation 14 to the container interior 22 and a medium 8 located therein, in particular in the closed state.
  • a container casing 4 comprises a container casing outer surface 4b, as well as a structured, in particular corrugated container casing inner surface 4a or a container inner wall structuring 17, which essentially faces the container inner side I.
  • the container Inner wall structuring 17 may, as shown in the present embodiment, comprise projections and indentations.
  • the structured or corrugated or spiral formation of the container envelope inner surface 4 a can provide a larger surface, on which illuminants 15 or light sources can be arranged, and from which a light 14 can be emitted into the container interior 22.
  • light-emitting rods 15a On the container shell inner surface 4a, light-emitting rods 15a, optical fibers 15b and / or light-emitting films 15c, light sources 15d, in particular light-emitting diodes 15e may be arranged so that these can emit an electromagnetic radiation 14 to the container interior volume 22 during operation.
  • the container inner wall structuring 17 produces an area 27 which is larger than or compared to an unstructured container envelope inner surface 4a and on which substantially more illuminants 15 can be arranged than on an unstructured container envelope inner surface 4a.
  • the container inner wall structuring 17 can also be structured in such a container 4a covering inner surface such that a preferred flow profile of a medium 8 can be produced 'in particular, when a container 1 has a mixing apparatus which can mix or stir the medium. 8
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a container 1 of a bioreactor 1 a comprising different light sources 15 and / or light sources.
  • the container 1 of the bioreactor 1a comprises a container casing 4 with a container casing inner surface 4a and a container casing outer surface 4b.
  • the container shell inner surface 4a may comprise regions or sections on which light-emitting elements or illuminants may be arranged.
  • Such light-emitting container Inner wall sections are identified for example in the present figure by the reference numerals a and b.
  • a light-emitting film 15c may be disposed on a light-emitting container inner wall portion a.
  • light-emitting diodes 15e may be disposed on another light-emitting container inner wall portion b.
  • Such lamps 15 can be supplied via a battery and / or a mains supply by means of one or more power cables with the energy required for operation (not shown here).
  • the lighting means 15 on the container casing inner surface 4a can be isolated from the medium 8 by means of a film, for example.
  • the bulbs 15 on the container shell inner surface 4a may also be reversibly attachable and removable.
  • the container shell inner surface 4a may comprise plug-in connections to which lighting means 15, for example light-emitting diodes 15e, can be attached.
  • the present embodiment of a container 1 of a bioreactor 1 a also includes a mixing device with rotor blades 5 or Rownfort ordersn. On the surfaces of the rotor blades 5, light-emitting elements or lamps 15 may preferably be arranged.
  • Light-emitting rotor blade sections are indicated in particular by the reference symbols c, d and e. It is indicated on a preferred light-emitting rotor blade section c that a light-emitting film 15c is arranged thereon.
  • Another preferred light-emitting rotor blade section d indicates that a multiplicity of light-emitting diodes 15e are arranged thereon.
  • An ' other preferred light-emitting rotor blade section e is indicated that a plurality of optical fibers 15b is arranged parallel to each other.
  • One or more rotor blades may also be formed only in accordance with the rotor blade section c or d or e.
  • a container 1 of a bioreactor 1 a comprises a stirring shaft 9, which extends substantially from the container ceiling to the container bottom V.
  • the stirring shaft 9 comprises a stirring shaft cavity 9a, as well as an at least partially transparent stirring shaft wall 9b.
  • a light-emitting rod 15 a and / or a light guide 15 b and / or a (substantially rod-shaped) light source 15 d can be picked up by the stirring wave cavity 9 a, so that the light-emitting rod
  • 15a can emit an electromagnetic radiation 14 at the, preferably at least partially filled with a medium 8 container interior 22 during operation.
  • the container 1 of the bioreactor 1 a comprises a container access 16 with an access tube 16 b and a valve 6 a arranged substantially on the right side R on the upper container cover. Through the container access 16 substances from the outside A, such as gases and / or liquids in the container interior 22 can be passed.
  • the container 1 of the bioreactor 1a also comprises substantially on the left side L on the container cover an access 16 with a container lid 1 "or container door or a container flap, softer or which can be opened and closed such an opened container lid 1 "can be supplied to the medium 8 on the inside of the container I, for example, a granulate or other solid from the outside A.
  • the container 1 of the bioreactor 1 a also comprises a plurality of other container accesses 16 on the container envelope 4, by means of which substances can be supplied to or removed from the container internal volume 22. -,
  • Fig. 8a is a frontal view of a steel-lined bioreactor 1a comprising a disposable bag 1b corresponding to or at least similar to the embodiment of the disposable bag 1a of Fig. 3 in its internal volume.
  • Fig. 8b is a frontal view of a partially opened bioreactor 1a with a steel shell and opened container door 16, which includes a disposable bag 1b visible in its interior volume according to the embodiment of Fig. 8a.
  • Fig. 8c is the frontal view of a disposable bag 1a according to or at least similar to the embodiment of the disposable bag 1a of Flg. 3, which can be absorbed by the bioreactor 1 a with Stahlhüile according to the embodiment of Figure 8a and b.
  • FIG. 9a is a front view showing a container 1 of a bioreactor according to an embodiment.
  • light-emitting rods 15a are embedded in the peripheral wall of the container shell 4 'and in the ceiling of the container shell 4.
  • the light-emitting rods 15a are arranged by means of illuminant openings 12a in the container wall or in the container casing 4 on the inside of the container 1, and in particular within lamp receiving pockets 11.
  • the light-emitting rods 15 a are also arranged by means of illuminant openings 12 b in the container ceiling on the inside of the container 1, and in particular within lamp receiving pockets 11.
  • the container 1 comprises at least one luminescent medium opening 2b on a section of a container ceiling, and at least one illuminant opening 12a on a section of a container wall or a container envelope 4.
  • an illuminant opening 12a, 12b Receiving pocket 11 is arranged.
  • the light-emitting rods 15a are not arranged inside light-emitting receiving pockets 11, but are in direct contact with the interior or the medium in the interior. This would be the case in particular if the light-emitting rods 15a are permanently arranged on the container 1 or are not removed from the container when it is filled with a medium.
  • Fig. 9b is a view of three light-emitting rods 15a according to an embodiment.
  • the light-emitting rods 15a each include a handle G for handling.
  • the grip G may also serve to prevent the light-emitting rod 15a from being touched directly at a possibly hot and / or sensitive location.
  • the handle G may also serve to remove the light-emitting rod 15a from the container 1 when it is placed on and / or in the container 1.
  • the light-emitting rod 15a is connected by means of a conduit 13 or by means of powered by a cable.
  • FIG. 10a is a front view showing a container 1 of a bioreactor according to an embodiment.
  • the rods and / or the light-emitting rods 15a with the light-emitting fibers / optical fibers 15b are arranged on the inside of the container 1 by means of illuminant openings 12a in the container wall or in the container casing 4. They may be in direct contact with the inside and / or the medium on the inside or may be located inside bulb receiving pockets 11.
  • the light-emitting rods 15a are also arranged by illuminant openings 2b in the container ceiling on the inside of the container 1.
  • a lighting means 15 may include a light-emitting rod 15a on which light-emitting fibers 15b are disposed.
  • a lighting means 15 may generally comprise a bar on which light-emitting fibers 15b are arranged.
  • a lighting means 15 may comprise a hollow transparent bar having an internal space through which light-emitting fibers 15b are led, which emerge from the interior at different openings of the hollow transparent bar.
  • This embodiment has the advantage that the surface of the luminous means 15 is designed to be particularly large. In other words, a particularly large area is generated which can emit light, in particular to a medium surrounding the illuminant 15.
  • the high-end rod may also be regarded as the light-emitting rod 15a although it does not emit light but the light-emitting fibers 15b itself.
  • the light-emitting fibers 15b are made flexible so that they can partially move with a moving medium.
  • a plurality of light-emitting fibers 15b are also arranged like a bristle.
  • an attachment device 29 for a plurality of optical fibers or light-emitting fibers 15b is arranged on the agitator shaft.
  • a hollow transparent stirrer shaft 9 within the cavity of which a luminous means 15, for example a light-emitting rod 15a and / or a light-emitting fiber 15b, is arranged.
  • the light-emitting fibers 15b may be in direct physical contact with a medium on the inside of the container 1 or may be disposed within one or more light-receiving pockets 11.
  • FIG. 10b is a perspective view of a mounting device 29 for a plurality of light emitting fibers 15b according to an embodiment.
  • the attachment device 29 comprises a ring 29 ', for example a metal and / or plastic ring.
  • the ring is made transparent.
  • circular light-emitting fibers 15b are arranged, which are away from the ring 29'.
  • the light-emitting fibers 15b are arranged circularly side by side in a row of a plurality of light-emitting fibers 15b. In the illustrated embodiment, twelve rows of three superimposed fibers 15b are arranged circularly. Alternatively, another number can be selected.
  • Fig. 10c is a perspective view of three rods and / or light-emitting rods 15a with light-emitting fibers / optical fibers 15b.
  • the bars each comprise a handle G and a cable 13 for power supply.
  • illuminants 15 can be arranged, in particular, flat on the inside of the wall of the biofilter 1a or steel tanks, so that illumination of the medium 8 in the disposable bag 1b can take place through the container casing 4.
  • a light source 15, in particular a fiber or an optical waveguide 15b can be arranged, in particular wound around the agitator shaft, at least partially or in sections.
  • the bioreactor 1 a comprises a computing unit 28 which is designed to control and / or regulate, for example, a temperature, a pump flow, a pressure and / or an illuminance by the lighting means 15.
  • Containers 1, 1b, mixing systems and pellet tanks essentially serve to receive, store and mix biological media 8, e.g. Fluids and / or solids and / or gases.
  • biological media may be stored in containers 1, 1b, e.g. Be bags 1 b, in particular provided in plastic bags, which may comprise a volume of several hundred liters.
  • the biological media 8 can preferably be introduced into the bioreactor 1 a within such a bag 1 b, in which they can be stored, tempered and / or mixed and irradiated. In such a container 1 of the (photo) bioreactor different photoreactive processes or reactions within the biological medium 8 can be triggered.
  • a container 1, 1 b may be part of a bioreactor 1 a and / or a fermenter.
  • a container may also be part of a food tank or food keg or a silo or a store.
  • a container 1, 1 b may also be part of a laboratory device, in particular a chemical laboratory device.
  • a container may be column for column chromatography.
  • a light-emitting receiving pocket 11 may, for example, preferably be made of a soft plastic as a flexible and / or stretchable and / or foldable and / or movable pocket (in the sense of a bag or a pocket).
  • a bulb receiving pocket 11 may also be a hollow and substantially transparent tube of a glass and / or a hard plastic or resin, which may be designed for multiple use and sterilizable.
  • medium 8 in particular liquids, gases, suspensions, dispersions, buffers and / or cell culture broths are considered as medium 8 or medium 8.
  • Media 8 may also include solids such as powders, granules, pressed pellets, particles, granules, and mixtures thereof.
  • a medium 8 can accordingly different components with same or different state of aggregation, for example comprise an emulsion or a dispersion.
  • a photoreactive or photosensitive medium may in particular comprise biochemical materials, in particular biological materials.
  • a medium may include plants, in particular algae and microalgae and / or bacteria, in particular purple bacteria and / or cyanobacteria, fungi, plant and / or animal cells, for example moss cells, eukaryotes and / or prokaryotes, and corresponding mixtures thereof. It is even possible for whole plants, such as duckweed and / or tissue stabilizers, to be contained in the medium, for example in a suspension.
  • the irradiation can trigger a biochemical process, in particular photosynthesis in cells.
  • the media are substances which undergo biological processes, in particular heterotrophic, phototrophic and / or mixotrophic processes.
  • photoreactive or photosensitive or photosensitive substance generally includes molecules and atoms, as well as larger building blocks of molecules and / or atoms, for example macromolecules or quantum dots, which respond to an irradiation with light or electromagnetic waves by means of a chemical and / or govern biological and / or biochemical and / or physical reaction.
  • media for example the aforementioned, comprise proteins that undergo photochemical processes by the irradiation of light.
  • plants, algae and cyanobacteria contain so-called complexes, ie proteins in lipid / cell membranes, which are responsible for the conversion of photosynthesis.
  • photoreactive or photosensitive or photosensitive substances can be, for example, photosensitive proteins.
  • azobenzene, hydrogen peroxide, fluorescent and / or phosphorescent substances, quantum dots, graphenes or other substances can also be involved in photochemical reactions.
  • photoreactive material, photosensitive substance and Fichtiffer substance have substantially the same meaning and mine, for example, previously mentioned substances that can react by means of light or light exposure.
  • photoreactive or photosensitive or light-sensitive substances are meant, each undergoing a photochemical particular photo-biochemical reaction. It may be meant such photoreactive or photosensitive or photosensitive substances which operate photochemical processes, such as photosynthesis and reversibly undergo various stages or states. However, it may also be meant those substances which are educts which convert to products by means of light irradiation.
  • the photochemical reaction can be carried out in stages of various photochemical reactions or in stages of different reaction at least comprising a photochemical reaction. Also included are physical and / or biological reactions or phenomena from the term "reaction.” For example, electromagnetic (heat) radiation may cause the pressure and / or within a reservoir interior to increase, which in turn affect the photochemical reaction can.
  • a photochemical reaction is typically understood as meaning those chemical reactions which are initiated, initiated or driven under the action or absorption or irradiation of light or electromagnetic radiation.
  • an absorption of light or eiektromagnetêt radiation by a molecule or atom, which participates in the photochemical reaction is usually necessary. This means that the wavelength or frequency of the light used must be matched to the absorption behavior of the molecule.
  • This essentially relates to an immediate or direct photochemical reaction.
  • photochemical reactions or photoreactions in which a so-called photosensitizer is first excited by light and then this energy is transferred to molecules that participate in a chemical reaction, for example in an endothermic reaction. In this way, a chemical reaction can be triggered indirectly.
  • a process is typically understood as meaning those chemical reactions which are initiated, initiated or driven under the action or absorption or irradiation of light or electromagnetic radiation.
  • a chemical process can comprise one or more reactions, in particular photochemical reaction. If a medium 8 undergoes a process, then it can be said that the medium 8 is processed, that is to say that it is converted from an initial state by one or more reactions into a final state.
  • the medium 8 may initially comprise or be one or more educts, and at the end of the process, the medium 8 may comprise or be one or more products.
  • such a photochemical reaction may include one or more of: molecular breaks, photoisomerizations, electrocyclic reactions, rearrangements, light-induced chain reactions, photo-Fries shifts, isomerizations, for example, cis-trans isomerizations, biological photoreactions, and photophysical Processes, in particular chlorination, electrocyclic reactions, nitrosylation, oxychlorination, oxidation, catalyzed oxidation, sensitized oxidation, cationic polymerization, radical polymerization, sulfochlorination, sulfoxidation. Often in such reactions electronic states changes in molecules and atoms by the absorption of light or photons, or electromagnetic radiation ⁇ caused or triggered.
  • Photosynthesis especially the anoxygenic photosynthesis or the oxygenic photosynthesis of biological substances.
  • Photosynthesis involves special proteins which can be present, for example, in plant or bacterial substances or can be obtained from plant or bacterial sources.
  • a medium could include one or more species of algae that absorb light to drive photosynthesis.
  • visible wavelength range refers to the wavelengths of light that are substantially visible to a human, in particular between about 380 nm to about 780 nm.
  • visible wavelength range refers to the wavelengths of light that are essential to a human are invisible, for example, wavelengths shorter than about 380 nm or longer than about 780 nm.
  • the term light used here is not limited to the visible spectral range, but rather relates to electromagnetic radiation in general.
  • a "transparent wall” may be transmissive or transparent to at least a portion of the light of those wavelengths or frequency ranges.
  • transparent wall is often limited to a light transmission of light of an at least partially visible spectrum. By contrast, a "transparent wall” can be transparent to visible and / or invisible light.
  • a light source 15 may be, for example, a light source 15d.
  • a light source 15 may also be an optical fiber 15b or an optical fiber, which merely transports or transports the light emitted by a light source 15d to a specific location where it is used, for example a medium 8 irradiate.
  • the luminous means 15 to a light-generating source 15d or 15d act a light source or may alternatively, it or a light-transporting and particularly to a light-emitting means such as an optical fiber a light guide 15b act.
  • light-emitting means 15 and light source 15d used here differ only in that a term of the light-emitting means 15 used in this description represents a generic term which, however, encompasses the term light source 5d.
  • the light-emitting means 15 is characterized essentially by the fact that it emits light, in particular in the direct environment of the medium 8, but does not necessarily generate the light itself.
  • lighting means 15 and light sources 15d are also referred to as light-emitting elements.
  • Light sources 15d in particular light sources for the so-called “photosynthetic active radiation", which are used in photochemistry, in particular in photo-biochemistry and / or for photosynthesis, can generally be subdivided into continuous and discontinuous radiators
  • light sources 15d are used which have an output of about 0.1 W to about 10000 W, in particular from about 5 W to about 6000 W and preferably from about 1500 W to about 5000 W respectively.
  • Light sources 15d are also used which have a power of about 0.1 W / m 2 to about 10000 W / m 2 , in particular from about 5 W / m 2 to about 6000 W / m 2 and preferably about 1500 W / m 2 to about 5000 watts / m 2 have.
  • Sunlight may have a power of about 500 to about 2000 watts / m 2 .
  • the illumination of a bioreactor, in particular for cultivation in the high cell density range should have the same or preferably higher performance.
  • Continuous light sources 15d can emit light which may have a wide wavelength range. Often black emitters are used. So-called black spots can be for example the sun or light bulbs.
  • the frequency spectra of black emitters are characterized by a very wide or broad spectral distribution. The spectral distribution can range from the infrared, in particular the far-infrared range (heat radiation) over the visible frequency spectrum to the (near) UV range.
  • the UV components of such black emitters can be low, which is why other light sources are often used for photosynthesis or - chemistry, which also cover a frequency range that at least partially covers or includes a UV range.
  • Suitable continuous radiators in the UV range are, for example, gas discharge lamps based on hydrogen / deuterium or noble gases.
  • a luminous flux may have a value of from about 10 lumens to about 10,000 lumens, more preferably from about 100 lumens to about 7,000 lumens, and preferably from about 500 lumens to about 6,000 lumens.
  • the unit of this sum of PAR's light sum is mol / (sm 2 ). For example, a sum of light of about 40 to about 200 pmo / m 2 s can be emitted.
  • the illumination can be done for example by means of a pulsed illumination, for example, stroboscopic. This results in a “flashing light effect” or a flashlight effect.
  • the “flashing light effect” ensures that it is improved Photosynthesis in the cell occurs when the lines are exposed to short bursts of light rather than steady light.
  • the “flashing light effect” or the flashlight effect can be achieved by suitable mixing in the photobioreactor, because light has only a small penetration into the culture and by the appropriate illumination duration, which succeeds by appropriate mixing (including with the help of Baffles or illuminated Baffles in SU bioreactor to the standard drive), the cells can circulate between healthy and dark zones in the bioreactor and thus grow faster due to the "flashing light effect".
  • a disposable container with stirring device can be equipped with light-emitting surfaces in such a way that the said "flashing light effect" or the flashlight effect can be achieved by suitable mixing and thus suitable illumination times of the cells and / or bacteria and / or algae All of these forms for producing light-emitting surfaces can be combined in this respect, in particular in a disposable container / bioreactor.
  • a light source 15d may generally include a laser, a diode, a globar, a Nernst lamp, an arc lamp, an incandescent lamp, a phosphor, a light emitting diode 15e (LED), and / or another light emitting means. Furthermore, sunlight can also be captured and / or bundled and directed into the container interior. Thus, the sun can serve as a light source.
  • Light sources 15d can preferably emit electromagnetic radiation which lies at least partially in a frequency range which is visible to humans. Additionally or alternatively, light sources 15d can also emit light of a wavelength or frequency which lies at least partially or completely outside the frequency range visible to humans. For example, light sources 15d can emit a light which has a frequency in the UV range and / or in the infrared range. In particular, light sources 15d can emit light of a wide frequency spectrum. Alternatively, a light source 15d, such as a lens, may also emit light of very narrow band with respect to frequency.
  • a bioreactor according to one of the aspects mentioned can furthermore comprise an active and / or passive tempering system, which can, for example, dissipate and / or supply heat. This can serve, in particular, to prevent overheating of living organisms in the medium is prevented by strong irradiation.
  • an active and / or passive tempering system which can, for example, dissipate and / or supply heat. This can serve, in particular, to prevent overheating of living organisms in the medium is prevented by strong irradiation.

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Abstract

Behälter (1, 1b), insbesondere Behälter (1, 1b) eines Bioreaktors (1a, 1b), mit einem Behälter-Innenraum (22) ausgelegt zum Befüllen mit einem Medium (8), das einen photoreaktiven Stoff umfasst, und ausgelegt zum zumindest teilweisen Auslösen mindestens einer photochemischen Reaktion, insbesondere einer Photosynthese des photoreaktiven Stoffs, umfassend: mindestens eine, zumindest teilweise für eine elektromagnetische Strahlung (14) transparente, Leuchtmittel-Aufnahmetasche (11), welche an einer Leuchtmittelöffnung (12) zumindest teilweise innerhalb des Behälter-Innenraums (22) angeordnet und dazu ausgelegt ist, mindestens ein Leuchtmittel (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) von einer Außenseite (A) durch die Leuchtmittelöffnung (12, 12a, 12b) zumindest teilweise aufzunehmen, wobei das Leuchtmittel (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) dazu ausgelegt ist, das Medium (8) zumindest teilweise so zu bestrahlen, dass die photochemische Reaktion des photoreaktiven Stoffs mittels einer von dem Leuchtmittel (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) emittierten elektromagnetischen Strahlung (14) ausgelöst werden kann und das Leuchtmittel (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) durch die Leuchtmittel-Aufnahmetasche (11) gegenüber dem Medium (8) isoliert ist.

Description

BELEUCHTUNG FÜR EINEN PHOTOBIOREAKTOR
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter, insbesondere einen Behälter eines (Photo-)Bioreaktors, bevorzugt einen Einweg-Beutel, welcher ein oder mehrere Leuchtmittel zur Bestrahlung eines Mediums,.-- insbesondere eines biologischen Mediums mit einem photoreaktiven Stoff aufnehmen kann und/oder umfasst. Die Bestrahlung bzw. die Steuerung der Bestrahlung des Mediums auf der Innenseite des Behälters findet im Wesentlichen von außen statt, wobei die Leuchtmittel bzw. Leuchtstoffe auf die Innenseite ragen/gelangen und das Medium insbesondere berührungslos bzw. berührungsfrei bestrahlen. Die Leuchtstoffe können jedoch auch in Berührung mit dem Medium stehen.
Insbesondere handelt es sich im Wesentlichen um einen Behälter eines Photo- Bioreaktors, der dazu genutzt wird, photoreaktive Medien, beispielsweise umfassend Pflanzen, Bakterien, Pilze, pflanzliche und/oder tierische Zellen, lebende Organimen, Eukaryoten und/oder Prokaryoten zu lagern und/oder zu prozessieren, während diese Reaktionen bzw. Prozesse umfassend photo- bzw. lichtinduzierte Reaktionen, wie beispielsweise Photosynthese, bzw. Prozesse, insbesondere photo-biochemische und/oder biotechnologische Prozesse durchlaufen. Insbesondere wird dazu eine sogenannte photosynthetische aktive Beleuchtung (photosynthetic active radiation, PAR) herangezogen. Insbesondere kann mittels der Lichtintensität bzw. Wellenlänge des Lichtes ein Einfluss auf den Stoffwechsel bzw. auf die Produktbildung von lebenden Organismen genommen werden.
Die Erfindung betrifft einen Einweg-Beutel bzw. einen Behälter eines„Single use"- /Einweg-Bioreaktors, welcher eine oder mehrere Taschen für die Aufnahme von einem oder mehreren Leuchtmitteln umfasst. Die Taschen, welche im Folgenden mehrheitlich als Leuchtmittel-Aufnahmetaschen bezeichnet werden, sind dazu ausgelegt, ein oder mehrere Leuchtmittel derart aufzunehmen, dass diese auf der Innenseite ein in dem Behälter befindliches Medium, insbesondere ein biologisches Medium bestrahlen können und dadurch eine photochemische Reaktion des lichtsentitiven bzw.
l photosensitiven bzw. photoreaktiven Stoffs auslösen bzw. in Gang bringen bzw. initiieren können.
Allgemein bzw. in allen Ausführungsformen kann ein Behälter eines Bioreaktors, insbesondere ein Einweg-Beutel, eine Behälterhülle umfassen, die einen Behäiter- Innenraum zumindest teilweise oder vollständig umgibt. Insbesondere kann eine Behälterhülle einen Behälterboden, einen Behälterdeckel, eine bevorzugt tonnenförmige Umfangswandung/-fläche und/oder eine Behälter-Tür umfassen. Leuchtmittel-Aufnahmetaschen können an der Behälterhülle angeordnet sein.
Die Erfindung betrifft auch einen Behälter, welcher ein oder mehrere Leuchtmittel umfasst, die an der Behälterhülle derart angeordnet sein können, dass ein emittiertes Licht des Leuchtmittels bzw. der Leuchtmittel auf die Innenseite des Behälters gelangt, um dort ein Medium zu bestrahlen. Beispielsweise ist ein oder sind mehrere Leuchtmittel an/in einer Behälterhülle und/oder an/in einem Rührsystem und/oder an/in einer Wandung einer Behälter-Tür eines Behälters bzw. einer Behälter-Türwandung derart angeordnet, dass diese auf der Innenseite ein in dem Behälter befindliches Medium bestrahlen können und dadurch eine photochemische Reaktion des lichtsentitiven bzw. photosensitiven bzw. photoreaktiven Stoffs auslösen bzw. in Gang bringen bzw. initiieren können.
Insbesondere sind die genannten erfindungsgemäßen Mittel zur Beleuchtung kombinierbar.
Die Erfindung kann insbesondere in einem oder mehreren der folgenden Bereiche Verwendung finden: Biotechnologie, Molecular Farming, Prozessierung von biologischen/chemischen Medien, phototrophe Bioprozesstechnik, Biofuels, Bioraffineriekonzepte, Nahrungsergänzung, Kosmetik, Rohstoff-Erzeugung, Lebensmitteltechnologie, Getränketechnologie, chemische Industrie, chemische Forschung, Laborbedarf, Medizintechnik, Pharmazie, Prozesschemie, technische Chemie. Insbesondere kann die Erfindung betreffen: Photoreaktoren zur großtechnischen Produktion und/oder Standard-Photoreaktoren zur Grundlagenforschung im Labor und/oder Photosynthese-Anlagen und/oder Anlagen zur Produktion bzw. Aufzucht von Pflanzen, insbesondere Algenzuchtanlagen bzw. Algenfarmen und/oder zur Produktion bzw. Aufzucht von Bakterien, beispielsweise Cyanobakterien.
Konventionelle Photo-Bioreaktoren werden derart betrieben, dass ein photoreaktiver Stoff bzw. ein photoreaktives Medium, welches sich in einem Behälter-Innenvolumen eines Behälters eines Photo-Bioreaktors befindet, von außen mittels einer Lichtquelle durch transparente Behäiterwand ungen hindurch bestrahlt wird. Eine solche Lichtquelle kann beispielsweise die Sonne sein, deren Strahlungsspektrum auf der Erde besonders geeignet ist zur Bestrahlung von Pflanzen und/oder Algen, welche Photosynthese betreiben. Darüber hinaus können auch Lampen, wie beispielsweise Aquarienlampen oder andere Lampen, welche ein Emissionsspektrum aufweisen, das dem der Sonne ähnlich ist, zur künstlichen Bestrahlung von Pflanzen und/oder Algen zum Einsatz kommen. Insbesondere wird eine photo-synthetische aktive Beleuchtungsart verwendet.
Um eine möglichst effektive Bestrahlung des Mediums in einem konventionellen Photo-Bioreaktor gewährleisten zu können, wird ein Medium in der Regel durch transparente Rohre geleitet und von außen mit Licht bestrahlt. Alternativ werden häufig auch kleinere Behälter bzw. Gefäße, wie Laborflaschen im Maßstab von wenigen Litern mit transparenter Glaswandung beispielsweise künstlich von außen bestrahlt. Dadurch, dass die Flaschen nur ein geringes Fassungsvolumen haben, kann ein von außen eingestrahltes Licht, welches beispielsweise von einer Seite eingestrahlt wird, auch auf der, der Einstrahlungsrichtung entgegengesetzten, Innenseite des Behälters noch von einem Medium absorbiert werden. Um optimale Bestrahiungs- bzw. Beleuchtungsbedingungen zu schaffen, werden in der Regel die Strahlungsleistung und/oder die Dichte des absorbierenden Mediums und/oder die Anzahl der verwendeten Lampen und/oder die Größe bzw. das Volumen des Gefäßes angepasst.
Geringe Mengen bzw. Volumina von Medien können somit im Labor oder beispielsweise in Gewächshaus-ähnlichen Räumen mittels Lichteinstrahlung behandelt und/oder prozessiert werden. Größere Mengen von photoreaktiven Medien können beispielsweise durch lange gewundene transparente Rohre geleitet werden. Häufig werden solche Rohrleitungen im Freien und/oder an (Haus-)Wänden derart angeordnet, dass beispielsweise eine Lichteinstrahlung durch die Sonne erlaubt wird. Vielfältige Reaktionen umfassend photochemische Reaktionen, welche zeitlich versetzt oder im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen, erfordern verbesserte Bioreaktoren und/oder Behälter. Insbesondere werden solche verbesserten Bioreaktoren und/oder Behälter benötigt, welche es dem Betreiber bzw. Benutzer erlauben, Parameter, insbesondere physikalische Parameter anzupassen und Prozesse zu kontrollieren, zu steuern und/oder zu regeln.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Behälter zur Bestrahlung und zum Auslösen mindestens einer photochemischen Reaktion des Inhalts bzw. des beinhalteten Mediums bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Gegenstände der abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen dar.
Die Erfindung betrifft einen Behälter, insbesondere einen Einweg-Beutel, und bevorzugt einen Behälter/Einweg-Beutel eines Bioreaktors und/oder eines Mischtanks bzw. Mischbehälters mit einem Behälter-Innenraum bzw. -Volumen, ausgelegt zum zumindest teilweisen Befüllen bzw. Abfüllen bzw. Füllen mit einem Medium, das mindestens einen photoreaktiven Stoff umfasst, zum zumindest teilweisen Auslösen bzw. Initiieren mindestens einer photochemischen Reaktion des photoreaktiven (chemischen und/oder biologischen) Stoffs bzw. einer Chemikalie durch Bestrahlung mit Licht bzw. elektromagnetischer Strahlung, umfassend:
- eine Behälterhülle, welche den Behälter-Innenraum umgibt und zumindest eine Leuchtm ittelöff n ung zum Einführen zumindest eines Leuchtmittels durch die Behälterhülle in einen Bereich des Behälter-Innenraums aufweist; und mindestens eine, zumindest teilweise für eine elektromagnetische Strahlung transparente Leuchtmittel-Aufnahmetasche, bevorzugt eine Vielzahl von Leuchtmittel-Aufnahmetaschen, welche an der zumindest einen Leuchtmittelöffnung zumindest teilweise innerhalb des Behälter-Innenraums angeordnet und dazu ausgelegt ist bzw. sind, das zumindest eine Leuchtmittel, bevorzugt eine Vielzahl von Leuchtmitteln von außen bzw. über/von eine/r Außenseite durch die zumindest eine Leuchtmittelöffnung zumindest teilweise aufzunehmen, sodass das Medium zumindest teilweise derart durch das zumindest eine Leuchtmittel bestrahlt werden kann, dass die mindestens eine photochemische Reaktion des mindestens einen photoreaktiven Stoffs mittels einer von dem zumindest einen Leuchtmittel bzw. den Leuchtmitteln emittierten elektromagnetischen Strahlung ausgelöst werden kann, wobei das bzw. die Leuchtmittel durch die zumindest eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche(n) gegenüber dem Medium isoliert ist.
In anderen Worten steht das Leuchtmittel bzw. stehen die Leuchtmittel, welches bzw. welche durch die Aufnahmetasche(n) gegenüber dem Medium isoliert ist bzw. sind, nicht in direktem Kontakt mit dem Medium, was das Medium einerseits vor einer Kontamination von außen schützt, jedoch gleichzeitig eine Bestrahlung des Mediums mit emittiertem Licht des mindestens einen Leuchtmittels zulässt.
In anderen Worten ist ein Behälter, insbesondere ein Einweg-Beutel dazu ausgelegt, zumindest teilweise mit einem Medium gefüllt zu werden, das mindestens einen photoreaktiven Stoff umfasst, geeignet zum zumindest teilweisen Auslösen mindestens einer photochemischen Reaktion des photoreaktiven bzw. photochemischen Stoffs durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, umfassend:
- mindestens eine, zumindest teilweise für eine elektromagnetische Strahlung transparente Leuchtmittel-Aufnahmetasche, welche an einer Leuchtmittelöffnung der Behälterhülle zumindest teilweise innerhalb des Behälter-Innenraums angeordnet bzw. befestigt bzw. angebracht und dazu ausgelegt ist, mindestens ; ein Leuchtmittel oder eine Vielzahl von Leuchtmitteln von der Außenseite durch die Leuchtmittelöffnung zumindest teilweise aufzunehmen, wobei die Leuchtmittel-Aufnahmetasche(n) und/oder die ' Leuchtmittelöffnung(en) dazu ausgelegt ist/sind, dass das Medium zumindest teilweise so mittels dem/der Leuchtmittel bestrahlt werden kann, dass die mindestens eine photochemische Reaktion des mindestens einen photoreaktiven Stoffs mittels einer von dem Leuchtmittel bzw. den Leuchtmitteln emittierten elektromagnetischen Strahlung ausgelöst werden kann und das bzw. die Leuchtmittel durch die Leuchtmittel- Aufnahmetaschein) gegenüber dem Medium isoliert ist.
In anderen Worten handelt es sich bei der Erfindung im Wesentlichen um einen Behälter, der vorzugsweise ein Einweg-Behälter, insbesondere ein Einweg-Beutel ist, aber auch ein Mehrweg-Behälter sein kann. Der Behälter umfasst eine Aufnahmetasche oder mehrere Aufnahmetaschen bzw. Taschen bzw. Leuchtmittel- Aufnahmetaschen umfasst, welche dazu ausgelegt- ist bzw. sind, ein oder mehrere Leuchtmittel und/oder Lichtquellen aufzunehmen. Die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen können im Wesentlichen auf die Innenseite des Behälters bzw. in den Behälter- Innenraum ragen, insbesondere wenn die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen Leuchtmittel aufgenommen haben. Der Behälter kann auch beispielsweise ein Kanister, ein Stahltank, ein Fass oder ein anderes Gefäß sein. Ein Einweg-Beutel kann beispielsweise innerhalb eines Bioreaktors angeordnet sein.
Wenn die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen zumindest ein Leuchtmittel aufgenommen haben, dann kann ein Medium im Behälter-Innenraum durch das emittierte Licht des zumindest einen Leuchtmitteis bestrahlt werden. Wenn das Medium einen photosensitiven bzw. -reaktiven Stoff, beispielsweise eine Alge umfasst, so kann mittels der Lichteinstrahlung des Leuchtmitteis im an- bzw. eingeschalteten Zustand bzw. im Betrieb des Leuchtmittels ein Prozess bzw. eine Reaktion in Gang gebracht bzw. ausgelöst bzw. initiiert werden. Beispielsweise können im beispielhaften Fall die Algen dazu veranlasst werden, Photosynthese zu betreiben. Insbesondere wird durch die Bestrahlung des photosensitiven bzw. -reaktiven Stoffs, eine Energie in Form von Photonen bereitgestellt und zumindest teilweise durch den photosensitiven bzw. - reaktiven Stoff absorbiert bzw. aufgenommen, sodass eine oder mehrere photochemische und/oder biochemische und/oder physikalische Reaktionen ausgelöst werden. Dadurch, dass die Leuchtmittel-Aufnahmetasche zumindest teilweise transparent, insbesondere für Licht des sichtbaren Wellenlängenbereichs ist, kann ein von einem Leuchtmittel emittiertes Licht zumindest teilweise durch die Wandung der Leuchtmittel-Aufnahmetasche bzw. durch die (Leuchtmittel- Auf nahme)Taschen-Wandung hindurch treten bzw. hindurch propagieren und somit das in einem Behälter-Innenraum befindliche Volumen bzw. Medium bestrahlen.
Wenn ein Leuchtmittel von einer Leuchtmittel-Aufnahmetasche zumindest teilweise aufgenommen ist, so befindet sich das Leuchtmittel bevorzugt im Wesentlichen auf der Innenseite des Behälters bzw. im Behälter-Innenraum. Dennoch ist das Leuchtmittel durch die Wandung der Leuchtmittel-Aufnahmetasche bzw. durch die (Leuchtmittel- Aufnahme)Taschen-Wandung von dem Medium bzw. von dem Behälter-Innenraum isoliert, sodass im Wesentlichen kein direkter Kontakt zwischen dem Medium und dem Leuchtmittel besteht. Zur präzisen Unterscheidung der Räume kann ein„exklusiver Behälter-Innenraum" definiert werden, welcher dadurch charakterisiert ist, lediglich das Volumen eines Mediums zu beinhalten. Ein„exklusiver Behälter-Innenraum" umfasst nicht das Volumen, welches ein oder mehrere Leuchtmittel und Leuchtmittel- Aufnahmetaschen einnehmen, insbesondere wenn die zumindest eine Leuchtmittel- Aufnahmetasche zumindest ein Leuchtmittel zumindest teilweise aufgenommen hat. Der Behäiter-I nnenraum bzw. das Behälter-Volumen soll hingegen so definiert sein, dass dieser bzw. dieses dem Volumen entspräche, welches der Behälter hätte, wenn dieser keine Leuchtmittel-Aufnahmetasche(n) und stattdessen eine im Wesentlichen ebene Behältemülle umfassen würde, das heißt, nicht durch eine Leuchtmittel- Aufnahmetasche eingebuchtet bzw. nach innen gewölbt wäre. In anderen Worten entspricht ein Behälter-Innenraum einem Volumen eines Behälters ohne Leuchtmittel- Auf nahmetasche(n), insbesondere wenn dessen Behälterhülle keine Leuchtmittelöffnungen für Leuchtmittel-Aufnahmetaschen umfasst.
Aus diesem Grund kann sich ein Leuchtmittel, wenn es zumindest teilweise von einer Leuchtmittel-Aufnahmetasche aufgenommen ist bzw. zumindest teilweise innerhalb einer Leuchtmittel-Aufnahmetasche angeordnet ist, zumindest teilweise in dem Behälter-Innenraum, jedoch im Wesentlichen nicht in dem exklusiven Behälter- Innenraum befinden. Das Leuchtmittel ist schließlich von dem Medium durch die Taschen-Wandung bzw. die Wandung der Leuchtmittel-Aufnahmetasche von dem Medium getrennt bzw. isoliert.
Ein Behälter kann eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche oder etwa zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben und insbesondere bis zu etwa dreißig Leuchtmittel-Aufnahmetaschen umfassen. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass ein Behälter mehr als dreißig Leuchtmittel-Aufnahmetaschen umfasst. Eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche kann beispielsweise auch mehrere Leuchtmittel und/oder Lichtquellen aufnehmen. Beispielsweise kann eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche etwa zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben und mehr Leuchtmitteln, insbesondere ein Bündel von Leuchtmitteln beispielsweise Lichtwellenleiter aufnehmen. Der Vorteil eines Behälters mit Leuchtmittel-Aufnahmetaschen besteht darin, dass zwischen einem Leuchtmittel und einem Medium kein direkter Kontakt besteht, sodass das Medium durch ein für die Bestrahlung verwendetes Leuchtmittel nicht mit Stoffen von der Außenseite kontaminiert wird. Insbesondere können Leuchtmittel auch während eines chemischen Prozesses von außen hinzugefügt, ausgetauscht und/oder entfernt werden, sodass die Bestrahlungs- bzw. Beleuchtungssituation an den jeweiligen Prozess angepasst werden kann, ohne dass der Behälter dafür zwingend für einen Zugriff von außen geöffnet werden muss, was den Prozessablauf beeinträchtigen könnte.
Dadurch, dass der Behälter-Innenraum von außen durch die Leuchtmittel- Aufnahmetaschen zugänglich aber dennoch durch die Taschen-Wandung der Leuchtmittel-Aufnahmetaschen von der Außenseite isoliert ist, kann die Beleuchtungssituation verändert werden, ohne dass der Behälter-Innenraum zu der Außenseite hin geöffnet werden muss, was jedes Mal eine Beeinträchtigung des Prozesses eines Mediums auf der Behälter-Innenseite führen könnte. Derart kann vermieden werden, dass physikalische Parameter des Mediums bzw. des Behälter- Innenraums beeinträchtigt werden, wie beispielsweise durch: eine Temperaturänderung, eine Druckänderung, Verlust eines Stoffes durch Verdampfen, Kontamination durch Stoffe, beispielsweise Bakterien, Chemikalien, Sauerstoff usw.
Darüber hinaus kann die Anpassung einer Beleuchtungs- bzw. Bestrahlungssituation auf einfache Weise erfolgen, indem durch die von außen zugänglichen Leuchtmittel- Aufnahmetaschen Leuchtmittel ausgetauscht, hinzugefügt oder davon entfernt werden können.
Dadurch, dass ein Leuchtmittel bzw. eine Lichtquelle nicht im direkten Kontakt mit dem Medium steht, kann beispielsweise auf eine Sterilisation eines Leuchtmittels verzichtet werden. Es kann im Wesentlichen ausreichend sein, den Behälter und insbesondere den Behälter-Innenraum zu sterilisieren, um zu gewährleisten dass das Medium nicht kontaminiert wird, beispielsweise durch schädliche Mikroorganismen oder andere Stoffe, welche einen chemischen und/oder biochemischen und/oder biologischen und/oder physikalischen Prozess beeinträchtigen könnten. Gemäß einem Aspekt umfasst ein Behälter eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche oder mehrere Leuchtmittel-Aufnahmetaschen, wobei mindestens eine Leuchtmittel- Aufnahmetasche rigide ausgebildet ist und/oder ein im Wesentlichen konstantes Volumen bzw. Taschen-Innenvolumen aufweist. In anderen Worten wird oder werden an einem Behälter bzw. an einer Behälterhülle eine oder mehrere Leuchtmittel- Aufnahmetaschen bereitgestellt, welche sich im Wesentlichen, insbesondere beim Befüllen des Behälters mit einem Medium nicht komprimieren bzw. zusammendrücken bzw. zusammenquetschen lässt/lassen.
Durch eine zumindest teilweise rigide Ausbildung bzw. durch ein im Wesentlichen konstantes Volumen bzw. Taschen-Innenvolumen der Leuchtmittel-Aufnahmetasche kann zumindest teilweise verhindert werden, dass eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche durch das im Behälter-Innenraum befindliche Medium zusammengedrückt bzw. zusammengequetscht wird, wenn kein Leuchtmittel in einem Taschen-Innenvolumen angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass ein Leuchtmittel auch dann auf einfache Weise innerhalb des Taschen-Innenvolumens der Leuchtmittel-Aufnahmetasche angeordnet werden kann, wenn das Behälter-Innenvolumen bereits mit einem Medium gefüllt ist. Dadurch kahn insbesondere verhindert werden, dass möglicherweise eine - (Leuchtmittel-Aufnahme)Taschen-Wandung der Leuchtmittel-Aufnahmetasche durch das Hineinschieben des Leuchtmittels verletzt oder beschädigt wird.
Ein konstantes Volumen bzw. Taschen-Innenvolumen kann dadurch bereitgestellt bzw. ermöglicht sein, dass ein Gerüst und/oder Korbartiges Gerüst bzw. Geflecht an der Leuchtmittel-Aufnahmetasche und/oder in dem Taschen-Innenvolumen angeordnet ist und/oder die (Leuchtmittel-Aufnahme-) Taschen-Wandung der Leuchtmittel- Aufnahmetasche Verstärkungen bzw. Verdickungen der Wandungsdicke und/oder zusätzliche Materialien umfasst. Insbesondere ist das Mittel, durch welches ein im Wesentlichen konstantes Volumen erzielt werden kann, derart stabil, dass es sich unter dem Einfluss bzw. unter dem Druck des in dem Behälter-Innenraum befindlichen Mediums nicht verformt bzw. eindrücken lässt.
Gemäß einem Aspekt umfasst ein Behälter eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche oder mehrere Leuchtmittel-Aufnahmetaschen, wobei die Leuchtmittel-Aufnahmetasche(n) an einer Leuchtmittelöffnung oder mehreren Leuchtmittelöffnungen angeordnet ist/sind, welche an einer Umfangswandung/-fläche des Behälters positioniert ist/sind. In anderen Worten umfasst eine Behälterhülie, insbesondere eine Umfangswandung Leuchtmittelöffnungen, insbesondere an mehreren Stellen und bevorzugt verteilt entlang eines Umfangs, durch welche Leuchtmittel und/oder Lichtquellen von außen durch die Leuchtmittel-Aufnahmetasche(n) aufgenommen werden können.
Gemäß einem Aspekt umfasst die Behälterhülle eines Behälters eine Behälterwandung, vorzugsweise eine tonnenförmige Umfangswandung, einen Behäiterboden und einen von der Behälterwandung abnehmbaren Behälterdeckel, wobei die zumindest eine Leuchtmittelöffnung im Behälterdeckel ausgebildet ist. in anderen Worten kann eine Behälterwand, insbesondere eine bevorzugt tonnenförmige Umfangswandung der Behälterhülle, und/oder ein Behälterdeckel der Behälterhülie jeweils Öffnungen bzw. Leuchtmittelöffnungen umfassen, durch welche Leuchtmittel in einer Leuchtmittel-Aufnahmetasche angeordnet bzw. in eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche eingeschoben werden können. Dies ist vorteilhaft, da die äußeren Seiten einer Behälterwandung und/oder eines Behälterdeckels von außen leicht zugänglich sein können, sodass auf einfache Weise ein Leuchtmittel in dem Behälter-innenraum zur Bestrahlung eines Mediums angebracht bzw. angeordnet werden kann. Auch der Austausch, sowie das Entfernen eines Leuchtmtttels kann bzw. können dadurch einfach erfolgen.
Gemäß einem Aspekt ist der Behälter ein Einweg-Behälter, insbesondere ein Einweg- Behälter eines Bioreaktors.
Ein Einweg-Element, wie ein Einweg-Behälter, insbesondere ein Einweg-Beutel hat allgemein den Vorteil, dass dieser und insbesondere dessen Innenraum steril bereitgestellt werden kann und nach der Verwendung und Kontamination mit Inhalt nicht wieder gereinigt bzw. sterilisiert bzw. autoklaviert werden muss, sondern entsorgt werden kann. Durch die Verwendung kostengünstiger Materialien zur Herstellung von Einweg-Bioreaktoren können Prozesse besonders kostengünstig durchgeführt bzw. umgesetzt werden. Es können alle Bestandteile eines Behälters, insbesondere eines Bioreaktors, sowie " sämtliches Zubehör als Einweg-Elemente ausgebildet sein. Alternativ können teilweise Bestandteile eines Behälters, insbesondere eines Bioreaktors, sowie teilweise Bestandteile eines Zubehörs als Einweg-Elemente ausgebildet sein, wohingegen andere Bestandteile bzw. Elemente Mehrweg-Elemente sein/darstellen können.
Insbesondere kann an einem Einweg-Behälter, beispielsweise eines Einweg- Bioreaktors eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche zumindest teilweise aus einem Kunststoff ausgebildet sein, insbesondere aus einem weichen Kunststoff und/oder abschnittsweise aus einem Metall, beispielsweise Stahl, angebracht und/oder fixiert und/oder angeklebt und/oder angeschweißt sein. Eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche kann insbesondere dann ein Metall umfassen, wenn die Tasche durch eine Metallstruktur, beispielsweise ein korbartiges Geflecht im Wesentlichen strukturell gestützt bzw. unterstützt bzw. formstabi! gehalten werden soll. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass sich eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche beispielsweise im ungefüllten Zustand verformt. Eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche und ein Behälter bzw. Einweg-Bioreaktor können mehrstückig, insbesondere zweistückig bzw. in zwei Stücken ausgebildet sein und beispielsweise über ein Verbundstoff verbunden werden. Alternativ können Leuchtmittel-Aufnahmetasche und Behälter bzw. Einweg-Bioreaktor einstückig ausgebildet sein. Eine bevorzugte Ausführungsform eines Behälters, insbesondere eines Einweg-Bioreaktors, zur Einweg-Nutzung, kann eine Behälterwandung, Leuchtmittel-Aufnahmetaschen oder auch andere Elemente umfassen, welche im Wesentlichen oder zumindest teilweise aus einer sogenannten „Weichplastik" bzw. aus einem besonders biegsamen Kunststoff, insbesondere einem Weich-PVC und/oder Poiyolefin, insbesondere Polyethylen ausgeformt ist. Abschnitte, welche zur Stabilisierung der Behälterstruktur dienen, können hingegen aus einem härteren Material ausgebildet sein. Solche Elemente und/oder Abschnitte können teilweise aus einem sogenannten „Hartplastik" bzw. aus einem steiferen bzw. formstabileren Kunststoff, insbesondere aus einem (schmelzbaren) Thermoplast oder aus einem (nicht schmelzbaren) Duroplast, beispielsweise einem Kunstharz ausgeformt sein.
Gemäß einem Aspekt ist der Behälter ein Mehrweg-Behälter, insbesondere ein Mehrweg-Behäiter eines Mehrweg-Bioreaktors.
In Fällen, in denen eine besonders große Menge eines Mediums, beispielsweise mehr als etwa 500 I, insbesondere mehr als etwa 5000 I in einem Behälter prozessiert und/oder gelagert und/oder transportiert werden soll, ist es vorteilhaft einen besonders großen Behälter, beispielsweise einen Stahltank zu verwenden. Solche Behälter können sich als besonders kostengünstig in der Mehrweg-Verwendung, beispielsweise als Mehrweg-Bioreaktoren und/oder Mehrweg-Fermenter und/oder Mehrweg-Mischsysteme und/oder Mehrweg-Braukessel und/oder Mehrweg- Gärsysteme erweisen.
Insbesondere kann an der Behälterwandung eines Mehrweg-Behäiters bzw. Mehrweg- Bioreaktors eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche, angebracht und/oder verschraubt und/oder fixiert und/oder angeklebt und/oder angeschweißt sein. Die Leuchtmittel- Aufnahmetasche kann zumindest teilweise aus einem Glas und/oder einem Kunststoff und/oder abschnittsweise aus einem Metall ausgeformt sein. Derart können Leuchtmittel-Aufnahmetasche und Behälter bzw. Mehrweg-Bioreaktor mehrstückig, insbesondere zweistückig ausgebildet sein und über ein Verbund stoff und/oder andere Mittel verbunden werden. Alternativ können Leuchtmittel-Aufnahmetasche und Behälter bzw. Mehrweg-Bioreaktor einstückig ausgebildet sein. Es kann auch sein, dass die Wandung eines Mehrweg-Behälters an sich lediglich eine Öffnung umfasst, an der eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche angeordnet bzw. angebracht bzw. fixiert bzw. befestigt werden kann. Beispielsweise könnte ein Mehrweg-Behälter im Wesentlichen aus Stahl ausgebildet sein, wohingegen Leuchtmittel-Aufnahmetaschen, welche beispielsweise zur einmaligen Verwendung (Single use) dienen können und sterilisierbar aus einem Kunststoff ausgebildet sein können, an Öffnungen des Mehrweg-Behälters angebracht werden können. Auch kann eine Leuchtmittel- Aufnahmetasche ein hohles und im Wesentlichen durchsichtiges Rohr sein/darstellen, welches zur mehrfachen Verwendung ausgelegt sein kann und sterilisierbar sein kann.
Gemäß einem Aspekt ist oder sind die Leuchtmittel-Aufnahmetasche(n) dazu ausgelegt, ein oder mehrere Leuchtmitte! umfassend einen Licht-emittierenden Stab, eine Licht-emittierende Faser bzw. einen Lichtleiter bzw. einen Lichtwellenleiter, eine Licht-emittierende Diode und/oder eine Lichtquelle, insbesondere eine Lampe und bevorzugt eine röhrenförmige Lampe und/oder einen Laser von der Außenseite durch die Leuchtmittelöffnung zumindest teilweise aufzunehmen. In anderen Worten kann jeweils eine der Leuchtmittel-Aufnahmetaschen eines der genannten Leuchtmittel und/oder Lichtquellen aufnehmen. Alternativ kann jeweils eine der Leuchtmittel- Aufnahmetaschen mehrere der genannten Leuchtmittel und/oder Lichtquellen aufnehmen. Beispielsweise können auch verschiedene Leuchtmittel und/oder Lichtquellen zur Bestrahlung des Behälter-Innenraums bzw. des Mediums an bzw. in dem Behälter angeordnet werden. Beispielsweise können ein Licht-emittierender Stab bzw. ein Leuchtstab und ein Lichtwellenleiter jeweils mittels einer oder mehrerer Leuchtmittel-Aufnahmetasche(n) von dem Behälter aufgenommen werden. Insbesondere kann : das Leuchtmittel eine Licht-emittierende Faser bzw. einen Lichtleiter umfassen, welche bzw. welcher um ein Element, beispielsweise einen Stab und/oder eine Leitung, insbesondere eine Leitung zur Gaszufuhr und/oder -abfuhr und/oder einen sogenannten Sparger gewickelt bzw. gewunden ist. Das Element, beispielsweise die Gasleitung, welche mit der Licht-emittierenden Faser 15b umwickelt ist, kann sich bereits in dem Innenraum des Behälters befinden bzw. in dem Innenraum angeordnet sein. Das umwickelte Element kann alternativ auch in und/oder durch eine Öffnung beispielsweise in eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche geschoben werden, derart, dass, wenn ein Licht in die Faser eingekoppelt wird, das Licht zumindest teilweise entlang der Oberfläche des Elements Richtung Innenseite des Behälters emittiert wird.
Durch die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen, welche im Wesentlichen vollständig wasserdicht ausgebildet sind, kann verhindert werden, dass Leuchtmittel beschädigt werden, welche in der Regel nicht im Zusammenhang mit Flüssigkeiten bzw. unter Wasser bzw. innerhalb von Flüssigkeiten verwendet werden. Ein Vorteil besteht deshalb darin, dass die genannten Leuchtmittel und/oder Lichtquellen im Wesentlichen in einen mit einem Medium gefüllten Behälter-Innenraum gelangen können, ohne dass diese Leuchtmittel und/oder Lichtquellen zwingend wasserdicht ausgebildet sein müssen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich bei dem Medium um eine Flüssigkeit handelt. Es besteht im Idealfall demnach keine Notwendigkeit, dass die Leuchtmitte! speziell für Anwendungen unter Wasser bzw. in Flüssigkeiten geeignet sind.
Gemäß einem Aspekt ist die mindestens eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche aus einem gleichen Material wie ein Großteil der Behälterhülle, insbesondere aus einem transparenten weichen Kunststoff ausgebildet und vorzugsweise einstückig mit der Behälterhülle oder dem Behälter ausgebildet. Alternativ kann bzw. können die Leuchtmittel-Aufnahmetasche und/oder die Behälterhülle auch zumindest teilweise aus Glas und/oder einem transparenten harten Kunststoff bzw. Harz ausgebildet sein. Die Behälterhülle und/oder die Leuchtmittel-Aufnahmetasche können zumindest teilweise aus einem im Wesentlichen transparenten Glas, beispielsweise Quartz-Glas, aus einem im Wesentlichen transparenten Kunststoff, insbesondere aus einem Acrylglas (Polymethylmetacrylate, PMMA), einem Polycarbonat (PC), einem Polyvinylchlorid (PVC), einem Polystyrol (PS), einem Poiyphenylenether (PPO), einem Silikon, insbesondere einem hochtransparenten Silikon und/oder einem Polyethylen (PE), insbesondere HDPE oder LDPE ausgebildet sein. Ferner kann jede denkbare Kombination der genannten oder auch anderer Materialien geeignet sein. Es eignen sich auch Materialien mit lichtleitenden und/oder lichtreflektierenden Partikeln.
Es besteht ferner ein Vorteil darin, eine Behälterhülle ebenfalls aus einem transparenten Material auszubilden, da derart auch ein Licht von der Außenseite, beispielsweise ein Sonnenlicht zumindest teilweise durch die Behälterhülie treten bzw. propagieren kann. Es kann auch möglich sein, dass an der Außenseite zusätzlich ein Leuchtmittel bzw. eine Lichtquelle zur Bestrahlung des Mediums in dem Behälter- Innenraum von der Außenseite durch die transparente Behälterhülle angebracht bzw. angeordnet ist. Insbesondere wird der Behälter-Innenraum optimal bestrahl bzw. ausgeleuchtet. Das bedeutet, dass das Medium vorzugsweise an allen Positionen in dem Behälter-Innenraum optimal und/oder gleichermaßen bzw. gleichmäßig bestrahlt wird.
Da ein Medium an sich im Wesentlichen trüb bzw. intransparent sein kann bzw. Licht eines gewissen Wellenlängenbereichs stark absorbieren kann, ist es vorteilhaft Lichtquellen bzw. Leuchtmittel an verschiedenen Positionen innerhalb und unter Umständen auch außerhalb des Behälters derart anzubringen, dass das Licht durch die transparente Behälterhülle und/oder Wände und/oder Elemente hindurchtreten bzw. hindurchpropagieren kann.
Gemäß einem Aspekt umfasst der Behälter eine Leuchtmittei-Aufnahmetasche, welche zumindest teilweise eine elektromagnetische Strahlung, insbesondere eine Wärmestrahlung bzw. eine Infrarotstrahlung filtern und/oder absorbieren und/oder abführen kann.
Das Filtern von Wärmestrahlung, welche durch das Medium absorbiert werden kann ist vorteilhaft, da derart vermieden werden kann, dass ein Medium durch die Bestrahlung zu stark erhitzt wird, wenn dies vermieden werden soll. Alternativ kann dies auch mittels Abführen einer sich erhitzenden Luft erfolgen. Es kann auch ein Licht eines anderen Frequenzbereiches durch die Leuchtmittel-Aufnahmetasche zumindest teilweise gefiltert bzw. absorbiert werden. So könnte auch zumindest teilweise verhindert werden, dass eine übermäßige UV-Strahlung in den Behälter-Innenraum gelangt.
Gemäß einem Aspekt ist der Behälter und/oder der Bioreaktor zumindest teilweise, insbesondere vollständig sterilisierbar.
Besonders bevorzugt sind der Behälter und die Leuchtmittel-Aufnahmetasche aus einem oder mehreren Materialien ausgebildet, welche steriiisierbar bzw. autoklavierbar sind. Beispielsweise können Behälter und/oder Leuchtmittel-Aufnahmetasche aus einem Polymer ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass der Behälter mitsamt der Leuchtmittel-Aufnahmetasche vor der Verwendung sterilisiert werden kann, sodass ein Medium, welches beispielsweise in den Behälter-Innenraum des Behälters gefüllt wird insbesondere nicht mit mikrobiologischem Material kontaminiert wird. Das Sterilisieren kann vor der Verwendung eines Einwegbehälters, insbesondere eines Einweg- Bioreaktors erfolgen. Das Sterilisieren kann auch vor einer Verwendung (und unter Umständen nach bzw. zwischen zwei Verwendungen) eines Bioreaktors erfolgen.
Insbesondere sind der Kunststoff, aus welchem beispielsweise ein Einweg-Behälter im Wesentlichen ausgebildet ist, sowie sämtliche andere Elemente weitestgehend sterilisierbar, z.B. mittels Beta- bzw. Gamma-Strahlung. Allgemein kann das verwendete Material zur Herstellung eines Behälters bzw. zur Herstellung eines Bioreaktors mittels thermischer Sterilisation, mittels Dampfsterilisation, mittels Heißluftsterilisation, mittels chemischer und/oder physikalischer Sterilisation (z.B. Beta- oder Gammä-Bestrahlung) sterilisierbar sein.
Die Erfindung betrifft femer einen Behälter, insbesondere gemäß einem oder mehreren vorangehenden Aspekten, mit einem Behälter-Innenraum ausgelegt zum Befüllen mit einem Medium, das mindestens einen photoreaktiven Stoff umfasst, und ausgelegt zum zumindest teilweisen Auslösen mindestens einer photochemischen Reaktion des photoreaktiven Stoffs, umfassend folgende Elemente:
- ein Rührelement umfassend eine Rührwelle mit einem Rührwellen-Hohlraum und einer zumindest teilweise transparenten Rührwellen-Wandung, wobei der Rührwellen-Hohlraum ein Leuchtmittel aufnehmen kann und die Rührwellen- Wandung dazu ausgelegt ist, dass das Leuchtmittel eine elektromagnetische Strahlung durch die Rührwellen-Wandung in den Behälter-Innenraum emittieren und die photochemische Reaktion des photoreaktiven Stoffs des Mediums auslösen kann.
In anderen Worten umfasst ein Behälter, der bevorzugt ein Einweg-Beutel ist, ein Rührelement bzw. eine Rührvorrichtung, welches bzw. welche eine Rührwelle umfasst. Die Rührwelie hat einen Rührwellen-Hohlraum und eine im Wesentlichen oder zumindest teilweise transparente Rührwellen-Wandung. Man könnte die Rührwelle im Wesentlichen auch als transparentes Rohr bezeichnen. In dem Rohr kann ein Leuchtmittel, insbesondere ein Licht-emittierender Stab angeordnet werden. Im Betrieb, also wenn das Leuchtmittel angeschaltet wird, kann deshalb ein Licht, welches von dem Leuchtmittel emittiert wird, durch die transparente Rührwellen-Wandung propagieren bzw. treten, sodass der Behälter-Innenraum und das darin befindliche Medium mit dem photoreaktiven Stoff bestrahlt wird. In der Folge der Bestrahlung soll eine photochemische Reaktion des photoreaktiven Stoffs ausgelöst werden. Insbesondere ist der Rührwellen-Hohlraum dazu ausgelegt, dass ein Leuchtmittel von außen innerhalb des Rührwellen-Hohlraums im Wesentlichen angeordnet, ausgetauscht und/oder entfernt werden kann.
Durch diesen Aspekt kann eine Rührwelle besonders effizient genutzt werden. Einerseits dient die Rührwelle zum Verrühren bzw. Mischen des Mediums, andererseits dient die Rührwelle mit dem Rührwellen-Hohlraum auch zur Aufnahme für ein Leuchtmittel. Da eine Rührwelle bevorzugt zentral in einem Behälter angeordnet ist kann ein Medium deshalb zentral bzw. von der Behälter-Innenseite bzw. vom Zentrum des Behälter-Innenvolumens bestrahlt werden, ohne dass eine zusätzliche Fläche zur Anbringung des Leuchtmittels bereitgestellt werden muss. Ein bezüglich der Bestrahlung eines Mediums besonders effizienter Behälter bzw. Bioreaktor bzw. Mischtank kann auch im Zentrum des Behälter-Innenraums, in diesem Fall innerhalb einer Rührwelle, eine Lichtquelle bzw. ein Leuchtmittel umfassen. Besonders effizient ist die Bestrahlung dann, wenn ein Strömungsprofil des Mediums an einem Leuchtmittel an einer Behälterhülle und einem Leuchtmittel in dem Zentrum des Behälter-Innenraums vorbeiführt. Idealerweise verläuft eine Trajektorie eines photosensitiven Moleküls im Mittel so, dass ein Molekül bezüglich der Bestrahlungsdauer und Intensität eines Leuchtmittels möglichst optimal angestrahlt wird, sodass innerhalb einer bestimmten, insbesondere innerhalb einer kurzen Zeit das benötigte Licht absorbiert wird und eine phochemische Reaktion stattfindet.
Besonders bevorzugt ist die Situation, in der ein Leuchtmittel von außen innerhalb des Rührwellen-Hohlraums im Wesentlichen angeordnet, ausgetauscht und/oder entfernt werden kann. Derart kann ein Leuchtmittel beispielsweise ausgetauscht oder entfernt werden, wenn ein Prozess weitestgehend stattgefunden bzw. zu Ende gegangen ist und die Beleuchtungssituation angepasst werden soll. Beispielsweise kann ein auf die erste Reaktion folgende Reaktion eine Bestrahlung mit Licht eines anderen Frequenzspektrums erfordert. Dies könnte dann durch den Austausch von Lichtquellen gelöst werden.
Insbesondere sind Aspekte und Merkmale der Erfindungen kombinierbar. Beispielsweise kann ein Behälter eine transparente Rührwelle mit Rührwellen- Hohlraum für die Aufnahme eines Leuchtmittels und eine oder mehrere Leuchtmitte- Aufnahmetaschein) umfassen. Die im Anschluss beschriebenen Merkmaie sind ebenfalls mit den vorausgehenden Merkmalen kombinierbar, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
Gemäß einem Aspekt ist ein Behälter mit einem Behälter-Innenraum, welcher ausgelegt zum Befüllen mit einem Medium, das mindestens einen photoreaktiven Stoff umfasst, ausgelegt zum zumindest teilweisen Auslösen mindestens einer photochemischen Reaktion des photoreaktiven Stoffs und umfasst folgende Elemente:
- eine Behälterhülle mit einer Behälter-Innenwandung;
- ein Rühreiement umfassend zumindest eine Rotorblatt und eine Rührwelle; und
- mindestens ein Leuchtmittel, welches zumindest teilweise an oder in der Behälter-Innenwandung, der Rührwelle und/oder dem Rotorblatt angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, das Medium zumindest teilweise so zu bestrahlen, dass die photochemische Reaktion des photoreaktiven Stoffs mittels einer von dem Leuchtmittel emittierten elektromagnetischen Strahlung ausgelöst werden kann.
Der Behälter kann insbesondere kombinierbar mit den vorangehenden Aspekten und Merkmalen einer anderen Ausführungsform eines Behälters sein.
Zusätzlich oder alternativ kann mindestens ein Behälter Leuchtmittel und/oder Lichtquellen umfassen, welches an mindestens einem Bauteil bzw. Element des Behälters angeordnet ist oder angeordnet werden kann. Beispielsweise kann eine optische Faser um eine Rührwelle gewickelt sein, sodass entlang der Rührwelle ein Licht in den Behälter-Innenraum emittiert werden kann. Beispielsweise kann eine Behälter-Innenwandung bzw. eine Behälterhüllen-Innenfläche zumindest teilweise oder vollständig mit einem Leuchtmittel versehen sein. Beispielsweise kann eine Wandung Licht-emittierende Elemente bzw. Leuchtmittel umfassen, insbesondere organische Leuchtdioden (OLED) oder ein OLED-Feld, weiche(s) großflächig an der Wandung angeordnet sein können bzw. kann. Zusätzlich oder alternativ können an der Behälterhülle auch einzelne Leuchtdioden angebracht sein. Zusätzlich oder alternativ können an der Behälterhülle auch Leuchtstäbe angebracht sein. Zusätzlich oder alternativ können auch Lichtwellenleiter innerhalb oder an der Behälterhülle angebracht sein, wobei diese Lichtwellenleiter ein Licht emittieren können, welches beispielsweise durch eine transparente Behälter-Innenwandung bzw. Behälterhüllen- Innenfläche in den Behälter-Innenraum tritt bzw. propagiert. Ein oder mehrere dieser optionalen Merkmale haben den Vorteil, dass ein Medium in einem Behälter- Innenraum möglichst großflächig bestrahlt werden kann. Dies kann auch der Fall sein wenn die Behälterhülle beispielsweise nicht transparent ausgebildet ist.
Alle genannten Leuchtmittel können beispielsweise in einem alternativen oder zusätzlichen Aspekt auch in oder an einem Rotorblatt angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ können auch Partikel und/oder Rührelemente, wie beispielsweise agnetrührer bzw. Rührfische, welche fluoreszierende Eigenschaften haben, in dem Behälter bereitgestellt sein, sodass derart auch ein Licht an das Medium übertragen werden kann. Vorteilhaft dabei ist, dass durch ein Verrühren des Mediums die Rührelemente mit dem Medium verwirbelt werden und somit im Behälter- Innenraum eine Strecke in unterschiedlichen Regionen des Behälter-Innenraums zurücklegen können, wodurch ein möglichst hoher Anteil des Mediums bestrahlt werden kann. Beispielsweise können solche Partikel oder Rührelemente auch mit einem phosphorisierenden Stoff ausgestattet, insbesondere beschichtet sein. In dem Fall können die Partikel ein Licht emittieren, insbesondere nach der Bestrahlung des phosphorisierenden Stoffs mit einem der zuvor genannten Licht-emittierenden Elemente.
Besonders bevorzugt ist, dass ein Medium im Behälter-Innenraum derart verrührt wird, dass das Medium möglichst intensiv bzw. fange durch die Licht-emittierenden Elemente bestrahlt wird. Beispielsweise kann ein Anteil des Mediums zunächst durch ein Licht-emittierendes Element an der Behälterhüllen-Innenfläche bestrahlt werden und im Anschluss durch Verrühren in einen Bereich gelangen, wo es durch Lichtemittierende Elemente einer Rührwelle bestrahlt wird. Dadurch, dass an geeigneten Positionen Licht-emittierende Elemente angebracht werden und eine bestimmte Rührgeschwindigkeit bzw. Umdrehungszahl der Rotorblätter gewählt und ein bestimmtes Fließprofil erzielt wird, kann eine optimale Belichtungszeit bzw. Beleuchtungszeit bzw. Bestrahlungszeit für ein Molekül im Mittel erreicht werden. Dies bedeutet, dass beispielsweise ein photoreaktives Molekül in einem Medium derart lange und Intensiv (an einem Stück bzw. ohne Unterbrechung) im Mittel durch ein oder mehrere Licht-emittierende Elemente bestrahlt wird, dass eine photochemische Reaktion dadurch ausgelöst bzw. begünstigt bzw. initiiert wird.
Gemäß einem Aspekt umfasst der Behälter ein Leuchtmittel bzw. Licht-emittierendes Mittel und/oder eine Lichtquelle bzw. Licht-erzeugendes Mittel, wobei ein Leuchtmittel einen Licht-emittierenden Stab, eine Licht-emittierende Faser bzw. einen Lichtleiter, eine Licht-emittierende Diode und/oder eine Lichtquelle, insbesondere eine Lampe und bevorzugt eine röhrenförmige Lampe, umfasst. Es ist vorteilhaft großflächig Licht-emittierende Elemente, wie beispielsweise Lichtemittierende Fasern oder röhrenförmige Lampen oder großflächig verteilte LEDs oder OLEDs bereitzustellen, da somit ein möglichst großes Volumen mittels der emittierten Strahlung bestrahlt werden kann.
Es kann beispielsweise auch der Fall sein, dass eine Intensität der Bestrahlung bzw. eine Menge des emittierten Lichtes bzw. eine Leistung der einzelnen Lichtemittierenden Elemente bei Bedarf variiert bzw. angepasst werden kann. Darüber hinaus können auch teilweise bzw. ein Anteil der Licht-emittierenden Elemente ein- oder ausgeschaltet werden, während ein anderer Teil entsprechend gegenteilig aus- oder eingeschaltet bleibt. Die Bestrahlung des Mediums kann auch gepulst bzw. stroboskopisch erfolgen. Insbesondere wird das Medium jedoch über einen längeren Zeitraum am Stück bzw. in einem längeren Intervall bzw. dauerhaft bestrahlt, um eine möglichst hohe Reaktionsrate bzw. möglichst viele photochemische Reaktionen auszulösen.
Gemäß einem Aspekt umfasst die Behälter-Innenwandung bzw. die Behälterhüllen- Innenfläche eine Behälter-Innenwand-Strukturierung, welche dazu ausgelegt ist, eine bezüglich einer unstrukturierten glatten Behälterhüllen-Innenfläche vergrößerte Fläche zu bilden und wobei das Leuchtmittel an oder in der Behälter-Innenwand- Strukturierung angeordnet ist und/oder die Behälter-Innenwand-Strukturierung ein Strömungsprofil des Mediums beeinflussen bzw. vorgeben kann. Ein Strömungsprofil des Mediums tritt insbesondere dann auf, wenn ein Medium in einem Behälter mittels einer Rührvorrichtung verrührt bzw. gemischt wird.
Durch die im Wesentlichen strukturierte, insbesondere gewellte und/oder gezackte und/oder zerklüftete und/oder ein- und ausgebuchtete Ausformung einer Behälterhüllen-Innenfläche kann eine besonders große Fläche auf der Behälter- Innenseite bereitgestellt werden, an der möglichst viele bzw. möglichst größflächig Licht-emittierende Elemente angebracht werden können. Insbesondere kann ein Lichtemittierendes Element, welches besonders großflächig Licht emittiert, beispielsweise ein Päd bzw. Feld bzw. Array, insbesondere eine Licht-emittierende Folie umfassend ein oder mehrere OLED-Elemente an der strukturierten Behälter-Innenwand angebracht werden. Darüber hinaus kann eine strukturierte Behälterhüllen-Innenfläche (insbesondere eines Misch- und Rührtanks bzw. eines Misch- und Rühr-Behälters) turbulente Strömungen des fließenden bzw. verrührten Mediums verursachen, besonders im nahen Umfeld der strukturierten Behälterhüllen-Innenfläche. Turbulente Strömungen können dazu führen, dass ein Teil des Mediums sich länger in der Nähe einer Lichtemittierenden Behälterhüllen-Innenfläche aufhält bzw. befindet und beispielsweise durch ein kreisförmiges Strömungsprofil mehrmals an der Behälterhüllen-Innenfläche vorbei fließt. Dies hat den Vorteil, dass eine Behälterhüllen-Innenfläche bzw. ein Abschnitt der strukturierten Behälterhüllen-Innenfläche, welcher ein Leuchtmittel umfasst, im Wesentlichen einen bestimmten Teil des Mediums über längere Zeit (und/oder wiederholt) bestrahlen kann. Dies führt dazu, dass die Wahrscheinlichkeit für eine photochemische Reaktion eines photosensitiven Stoffs in dem Medium steigt.
Besonders bevorzugt ist die Situation, in der eine strukturierte Behälterhüllen- Innenfläche umfassend ein Leuchtmittel ein bestimmtes vorteilhaftes Strömungsprofil des Mediums versursacht bzw. bewirkt bzw. hervorruft. Ein bestimmtes Strömungsprofil des Mediums wäre dann vorteilhaft, wenn die Fließgeschwindigkeit dazu führt, dass sich ein bestimmter Teil des Mediums möglichst über einen für die Auslösung einer photochemischen Reaktion optimalen Zeitraum in der Nähe eines Leuchtmittels befindet. Gleichzeitig soll jedoch das Medium in dem Tank bzw. Behälter gut durchmischt bzw. verrührt werden, sodass ein möglichst großes Volumen des Mediums insbesondere das gesamte Volumen bzw. eine möglichst hohe Anzahl photoreaktiver Moleküle des Mediums von einer oder mehreren Leuchtmittein lange genug bestrahlt wird, sodass die erwünschte photochemische Reaktion möglichst vieler Moleküle ausgelöst wird. Dies gelingt besonders gut, wenn mehrere Leuchtmittel innerhalb des Behälter-Innenraums angebracht sind, beispielsweise ein Leuchtmittel an der Behälterhüllen-Innenfläche und gleichzeitig ein anderes Leuchtmittel an einer Rührwelle. In diesem Fall ist ein Strömungsprofil, welches einen Fluss des Mediums von einem Leuchtmittel zu einem anderen Leuchtmittel beschreibt, bevorzugt. Dies kann insbesondere mittels einer optimal ausgebildeten Behälter-Innenwandungs- Strukturierung erfolgen.
Es sei angemerkt, dass es sich bei dem Begriff „ein bestimmter Teil des Mediums" nicht um eine abgeschlossene Größe handelt, da der Teil des Mediums während des Fließens im Wesentlichen eine permanente Durchmischung mit anderen Teilen bzw. Volumina des Mediums erfährt. Es ist damit beispielsweise gemeint, dass sich innerhalb einer turbulenten Strömung mehrere Moleküle im Mittel gleichzeitig etwas länger innerhalb eines bestimmten Volumens aufhalten als in einer laminaren Strömung, da der Strom im Wesentlichen in einem Kreis fließt bzw. das Strömungsprofil im Wesentlichen kreisförmig ist.
Für ein Molekül, welches eine photochemische Reaktion durchläuft bzw. erfährt, also im Wesentlichen von einem Edukt durch Lichteinstrahlung in ein Produkt übergeht, gibt es eine ideale ununterbrochene Bestrahlungsdauer, die unter anderem von der Bestrahlungsintensität abhängig ist. Die Bestrahlungsintensität hängt wiederum von der Leistung einem Leuchtmittel ab und der Entfernung zwischen Molekül und Leuchtmittei an dem ein Licht einer der bestimmten Leistung abgestrahlt wird. Ferner hängt die Bestrahlungsintensität auch davon ab, wie dicht das Medium ist bzw. wie viele absorbierende Moleküle in dem Medium vorhanden sind. Für den Fall, dass das Medium sehr dicht ist, kann weniger Licht in entferntere Bereiche des Behälter- Innenraums gelangen, sodass ein Molekül möglicherweise nur dann eine ausreichend hohe Bestrahlung erfährt, wenn es sich lange genug in der Nähe eines Leuchtmittels befindet.
Besonders bevorzugt ist ein Behälter (insbesondere ein Mischtank bzw. Mischbehälter), welcher dazu ausgelegt ist, möglichst viele Moleküle eines photoreaktiven Stoffs möglichst effizient, d.h. innerhalb der benötigten bzw. optimalen Bestrahiungsdauer derart zu bestrahlen, dass die photochemische Reaktion ausgelöst wird. Wie bereits erwähnt wurde, kann insbesondere ein Strömungsprofil in Verbindung mit einer Beieuchtungssituation (Position der Lichtquellen/Leuchtmittel, Strahlungsleistung, Absorption und Dichte eines Mediums), beispielsweise dadurch gegeben, dass eine Behärter-Innenwandungs-Strukturierung und eine Rührvorrichtung bzw. Mischvorrichtung, dahingehend optimiert sind.
Die optische Dichte, insbesondere die Extinktion, umfassend Absorption und Streuung stellen physikalische Größen dar, von denen es abhängen kann, wie effizient eine Bestrahlung mit Licht bezüglich der Reaktionsrate ausfällt. Ein sehr (optisch) dichtes Medium, welches insbesondere ein Licht zumindest eines Teils des Frequenzbereichs stark absorbiert, kann deswegen eine Farbe bzw. einen Frequenzbereich des Lichtes innerhalb einer kurzen Wegstrecke des zurückgelegten Lichtes stark filtern bzw. absorbieren. Deswegen kann ein Molekül in größerer Entfernung von dem Lichtemittierenden Mittel bzw. dem Leucht-Mittel nicht mehr ausreichend mit dem Licht einer bestimmten Frequenz bzw. Wellenlänge bestrahlt werden, welches das Molekül benötigen würde, sodass eine photochemische Reaktion ausgelöst werden kann. Aus diesen Gründen könnte insbesondere zur Gewährleistung einer effizienten Bestrahlung eine Mischvorrichtung bereitgestellt sein, welche dazu ausgelegt ist, dass auch die Moleküle in größerer Distanz zu dem Licht-emittierenden Mittel in dessen Nähe gelangen, um dort ausreichend stark und langebestrahlt zu werden. Auch kann es in diesem Fall von Vorteil sein, die Position, sowie die Leistung und die Anzahl Lichtemittierender Mittel, sowie die Rühr- bzw. Mischgeschwindigkeit des Mediums anzupassen. Alternativ kann jedoch auch das Medium verdünnt werden, sodass weniger Moleküle in einem Behälter vorliegen und deswegen weniger Licht in kurzer Distanz zu einem Leucht-Mittel absorbiert wird.
Gemäß einem Aspekt umfasst ein Behälter ein für eine elektromagnetische Strahlung transparentes bzw. durchsichtiges Rohr, welches dazu ausgelegt ist, ein Medium zu lagern und/oder zu führen, wobei das Medium beispielsweise von außen durch eine transparente Rohrwandung bestrahlt werden kann. In anderen Worten kann ein Medium durch ein durchsichtiges Rohr eines Behälters fließen, wobei das Medium von außen durch die durchsichtige bzw. transparente Rohrwandung von einem Leuchtmittel bestrahlt werden kann. Insbesondere kann das Medium in dem Rohr von außen durch die Sonne bestrahlt werden. Ein solches Rohr könnte beispielsweise einen Zulauf und/oder einen Ablauf und/oder einen Bypass des Behälters bzw. des Bioreaktors sein/darstellen.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum zumindest teilweisen Auslösen bzw. Initiieren bzw. in Gang bringen mindestens einer photochemischen Reaktion eines photoreaktiven (chemischen und/oder biologischen) Stoffs in einem Medium umfassend die folgenden Schritte:
- Anordnen bzw. Anbringen bzw. Befestigen bzw. Fixieren mindestens einer, zumindest teilweise für eine elektromagnetische Strahlung bzw. ein Licht transparente, Leuchtmittel-Aufnahmetasche an einer Leuchtmittelöffnung und zumindest teilweise innerhalb des Behälter-Innenraums;
- Zumindest teilweises Aufnehmen eines Leuchtmittels durch der Leuchtmittel- Aufnahmetasche von einer Außenseite durch die Leuchtmittelöffnung bzw. zumindest teilweises Anordnen bzw. Einschieben eines Leuchtmittels in die Leuchtmittel-Aufnahmetasche von einer Außenseite durch die Leuchtmittelöffnung;
- Befüllen eines Behälter-Innenraumes eines Behälters, insbesondere eines Behälters eines Bioreaktors und bevorzugt eines Einweg-Beutels mit dem Medium, welches den photoreaktiven (chemischen und/oder biologischen) Stoff umfasst bzw. enthält;
- Isolieren bzw. Abdichten bzw. Trennen des Leuchtmittels durch die Leuchtmittel-Aufnahmetasche, insbesondere durch eine im Wesentlichen (Wasser-/Lösemittel-) dichte Taschen-Wandung der Leuchtmittel- Aufnahmetasche gegenüber dem Medium; und
- zumindest teilweises Bestrahlen bzw. Beleuchten bzw. Anstrahlen des Mediums mit dem Leuchtmittel derart, dass die photochemische Reaktion des photoreaktiven Stoffs mittels einer von dem Leuchtmittel emittierten elektromagnetischen Strahlung zumindest teilweise ausgelöst wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum zumindest teilweisen Auslösen mindestens einer photochemischen Reaktion eines photoreaktiven Stoffs in einem Medium die folgenden Schritte:
- Anordnen bzw. Anbringen bzw. Befestigen bzw. Fixieren mindestens eines Rühreiementes umfassend zumindest eine Rührwelle mit einem Rührwellen- Hohlraum und einer zumindest teilweise transparenten Rührwellen-Wandung zumindest teilweise innerhalb des Behälter-Innenraums;
- Anordnen mindestens eines Leuchtmittels zumindest teilweise innerhalb des Rührwellen-Hohlraums;
- Befüllen eines Behälter-Innenraumes eines Behälters, insbesondere eines Behälters eines Bioreaktors mit dem Medium;
- zumindest teilweises Bestrahlen des Mediums mit dem Leuchtmittel durch die Rührwellen-Wandung derart, dass die photochemische Reaktion des photoreaktiven Stoffs mittels einer von dem Leuchtmittel emittierten elektromagnetischen Strahlung ausgelöst wird.
Wie bereits erwähnt, können solche die beiden Verfahren charakterisierenden Merkmale miteinander kombiniert werden. Insbesondere können sich Synergieeffekte aus einer geeigneten Kombination ergeben. Besonders bevorzugt ist eine intensive und großflächige Ausstrahlung des Behälter-Innenraums mit Licht, weswegen eine Kombination beider Verfahren möglich ist. Insbesondere kann eine hohe Reaktionsrate bezüglich der mindestens einen photochemischen Reaktion der jeweiligen Moleküle erzielt werden.
Bevorzugt wird zunächst in einem Schritt ein Leuchtmittel oder eine Lichtquelle von einer Leuchtmittel-Aufnahmetasche aufgenommen, sodass sich das Leuchtmittel zumindest teilweise innerhalb des im Wesentlichen noch nicht gefüllten Behälter- Innenraums befindet. Im Anschluss daran, also in einem späteren Schritt kann bevorzugt der Behälter-Innenraum mit einem Medium gefüllt werden. Würde man zunächst den Behälter-Innenraum mit einem Medium füllen, so könnte es sich schwierig gestalten, ein Leuchtmittel in der Leuchtmittel-Aufnahmetasche anzuordnen, da die Leuchtmittel-Aufnahmetasche durch das Medium zusammengedrückt bzw. gequetscht sein könnte, sodass beim Hineinschieben des Leuchtmittels in die Leuchtmittei-Aufnahmetasche die Wandung der Leuchtmittel-Aufnahmetasche verletzt bzw. beschädigt werden könnte. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass ein Verfahren in der letztgenannten Reihenfolge erfolgt. Dies bedeutet jedoch, dass ein Leuchtmittel sehr vorsichtig in die Leuchtmittel-Aufnahmetasche geschoben werden sollte oder dass die Leuchtmittel-Aufnahmetasche im Wesentlichen oder zumindest teilweise starr ausgebildet sein sollte. So kann ein Innenvolumen einer Leuchtmittei- Aufnahmetasche bzw. ein Taschen-Innenvolumen selbst bei gefülltem Behälter- Innenraum zumindest teilweise erhalten bleiben, sodass die Aufnahme eines Leuchtmittels begünstigt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Einzelne, in den Figuren gezeigte Merkmale können mit anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche oder ähnliche Bauteile der Ausführungsformen. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht mit Einblick in einen Behälter eines Bioreaktors mit Mischvorrichtung und Leuchtmittel-Aufnahmetaschen an der
Behälterhülle gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2a eine schematische Explosionsdarsteliung mit Einblick in einen Behälter eines Bioreaktors mit Mischvorrichtung, Behäiterdecke! und Leuchtmittel-Aufnahmetaschen an dem Behälterdeckel gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 2b vier schematische Ansichten von oben auf den Behälterdeckel eines Behälters eines Bioreaktors mit Mischvorrichtung, Behälterdeckel und Leuchtmittel- Aufnahmetaschen an dem Behälterdeckel gemäß weiterer Ausführungsformen;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht mit Einblick in einen Einweg-Behälter eines Bioreaktors bzw. Einweg-Beutel mit Mischvorrichtung und Lichtleiter an der Rührwelle gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht mit Einblick in einen Tank bzw. Behälter eines
Bioreaktors mit mehreren Lichtleitern als beispielhafte Ausführungsform;
Fig. 5 eine schematische Explosionsdarsteliung mit Einblick in einen Tank bzw.
Behälter eines Bioreaktors mit Behälterdeckel, Leuchtmittel-Aufnahmetaschen an der
Behälterhülle und dem Behälterdeckel, mit ein ; oder mehreren anbringbaren
Lichtleitern, Leuchtmitteln und/oder externer Beleuchtung gemäß einer weiteren
Ausführungsform;
Fig. 6a eine perspektivische Seitenansicht eines Abschnitts einer Behälterhülle mit Tür gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 6b eine Ansicht von oben oder unten eines Abschnitts eines Behälterhüllenquerschnitts mit Behälter-Innenwand-Strukturierung und Leuchtmitteln gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
Fig. 7 eine Querschnittsansicht eines Behälter eines Bioreaktors mit Mischvorrichtung und diversen Leuchtmitteln gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 8a eine Frontalansicht eines Bioreaktors mit Stahlhülle, der einen Einweg-Beutel in seinem Innenvolumen beinhaltet gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 8b eine Frontalansicht eines geöffneten Bioreaktors mit Stahlhülie, der einen
Einweg-Beutel sichtbar in seinem Innenvolumen beinhaltet gemäß der
Ausführungsform der Fig. 8a;
Fig. 8c eine Frontalansicht eines Einweg-Beutels, der von dem Bioreaktor mit Stahlhülle gemäß der Ausführungsform der Fig. 8a und b aufgenommen werden kann Fig. 9a eine schematische Seitenansicht mit Einblick in einen Einweg-Behälter eines Bioreaktors mit Mischvorrichtung und Leuchtstäben gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Flg. 9b drei Leuchtstäbe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 10a eine schematische Seitenansicht mit Einblick in einen Einweg-Behälter eines
Bioreaktors mit Mischvorrichtung und Leuchtstäben mit Lichtleitern gemäß einer
Ausführungsform;
Fig. 10b eine Anbringungsvomchtung für Lichtleiter gemäß einer Ausführungsform; Fig. 10c Leuchtstäbe mit Lichtleitern gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Behälter eines Bioreaktors 1a umfassend einen Behälter 1 mit einem Behälterboden , einem oberen Rand O und einer Behälterhülle 4. Ferner weist der Behälter des Bioreaktors 1a ein oder mehrere Leuchtmittelöffnungen 12, insbesondere ein oder mehrere Leuchtmittelöffnung(en) in der Behälterwand 12a, und ein oder mehrere Leuchtmittel- Aufnahmetaschen 11 auf. Da der Behälter des Bioreaktors 1a dazu ausgelegt ist, ein oder mehrere Leuchtmittel 15 aufzunehmen, kann der Bioreaktor 1a auch als Photo- Bioreaktor bezeichnet werden. Ein Leuchtmittel 15 kann auch als Licht-emittierendes Mittel oder Licht-emittierendes Element bezeichnet werden.
Der Bioreaktor 1a umfasst in Fig. 1 neben dem Behälter 1 ferner einen Antrieb 10, welcher einen Motor, beispielsweise einen Drehstrommotor, einen Schrittmotor, einen pneumatisch angetriebenen Motor und/oder dgl. aufweist. Das Mischsystem, welches in dem Behälter 1 angeordnet ist, weist eine Mischvorrichtung auf, die dazu ausgelegt und vorgesehen ist, ein im Behälter 1 angeordnetes bzw. eingefülltes Medium 8 zumindest teilweise zu mischen. Das Medium 8 kann ein Fluid und/oder einen Feststoff und/oder ein Gas umfassen und kann insbesondere als ein Fluidgemisch und/oder ein Feststoffgemisch bzw. -gemenge ausgebildet sein, oder auch als ein Gemisch von zumindest einem Fluid und zumindest einem Feststoff. Ein Medium 8 kann insbesondere ein biologisches Medium oder ein chemisches Medium sein.
Ferner sind von den Leuchtmittei-Aufnahmetaschen 11 auf der linken Seite L zwei Leuchtmittel 15 teilweise und auf der rechten Seite R zwei Leuchtmittel 15 im Wesentlichen vollständig aufgenommen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Leuchtmittel 15 als Licht-emittierende Stäbe bzw. Elemente 15a ausgebildet, welche eine elektromagnetische Strahlung 14 bzw. ein Licht, insbesondere im eingeschalteten Zustand emittieren können.
Die Ausführungsform der Fig. 1 ist so zu verstehen, dass alle oder nur einige der Lichtemittierenden Stäbe 15a jeweils vollständig oder teilweise oder gar nicht von den Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 aufgenommen sind. Auch ist die Ausführungsform der Fig. 1 so zu verstehen, dass der Behälter 1 bzw. der Behälter-Innenraum 22 ungefüllt oder zumindest teilweise oder vollständig mit einem Medium 8 be-/gefüllt sein kann. In anderen Worten bezieht sich diese Ausführungsform im Wesentlichen auf die strukturellen Eigenschaften des Behälters 1 bzw. des Bioreaktors 1a, wohingegen die Licht-emittierende Stäbe 15a lediglich an dem Behälter 1 angebracht werden können und/oder ein Medium 8 in den Behälter 1 gefüllt werden kann.
Die beiden Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 auf der linken Seite L haben die jeweiligen beiden Licht-emittierende Stäbe 15a nur teilweise aufgenommen und hängen deshalb, da sie im Wesentlichen noch nicht (vollständig) mit den Lichtemittierenden Stäben 15a befüllt sind, nach unten in Richtung des Behälterbodens V. Dieser Zustand kann als der„ungefüllte Zustand" der Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 1 1 betrachtet bzw. bezeichnet werden.
Die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 bzw. deren (Leuchtmittel-Aufnahme)Taschen- Wandungen, welche auch als Taschen-Wandungen 11a bezeichnet wird, können aus einem weichen, flexiblen und/oder möglicherweise aus einem dehnbaren Kunststoff ausgebildet sein. Entsprechend der Fig. 1 können die Licht-emittierenden Stäbe 15a auf der linken Seite L von der Außenseite A in das Taschen-Innenvolumen V der Taschen-Innenseite T der Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 1 1 , welche sich auf der Behälter-Innenseite I bzw. in dem Behälter-Innnenraum 22 befinden, eingesetzt bzw. geschoben werden.
Die beiden Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 auf der rechten Seite R haben hingegen die jeweiligen beiden Licht-emittierende Stäbe 15a im Wesentlichen vollständig aufgenommen, weshalb sie im Wesentlichen senkrecht zur Behälterhüile 4 bzw. horizontal auf die Innenseite I bzw. in den Behälter-Innenraum 22 des Behälters 1 ragen. Dieser Zustand kann als der „befüllte Zustand" der Leuchtmittel- Aufnahmetaschen 11 betrachtet bzw. bezeichnet werden, da das Taschen- Innenvolumen V auf der Taschen-Innenseite T der Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 im Wesentlichen vollständig durch die Licht-emittierende Stäbe 15a befülft ist. In diesem Fall wurde der jeweilige Licht-emittierende Stab 15a auf der rechten Seite R von der Außenseite A über die jeweilige Leuchtmittelöffnung in der Behälterwand 12a in das Taschen-Innenvolumen V der Taschen-Innenseite T der jeweiligen Leuchtmittel- Aufnahmetasche 11 , welche sich auf der Behälter-Innenseite I bzw. in dem Behälter- Innnenraum 22 befindet, geschoben bzw. eingesetzt bzw. in diesem aufgenommen. In diesem Zustand kann der jeweilige Licht-emittierende Stab 15a auf die Behälter- Innenseite I bzw. in den Behälter-Innenraum 22 zumindest teilweise ein Licht bzw. eine elektromagnetische Strahlung 14 emittieren, wobei der jeweilige Licht-emittierende Stab 15a lediglich durch eine (Leuchtmittel-Aufnahme)Taschen-Wandung 11a, auch Taschen-Wandung 11a genannt, von dem Medium 8 im Wesentlichen isoliert ist.
In der vorliegenden Ausführungsform der Fig. 1 sind jeweils vier Leuchtmittel- Aufnahmetaschen 11 , Leuchtmittelöffnungen in der Behälterwand 12a und Lichtemittierende Stäbe 15a bereitgestellt. In einer alternativen Ausführungsform können jedoch auch beispielsweise nur eine Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 und eine Leuchtmittelöffnung in der Behälterwand 12a oder aber eine andere beliebige Anzahl von Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 und Leuchtmittelöffnungen in der Behälterwand 12a bereitgestellt sein. In einer alternativen Ausführungsform kann auch ein anderes Leuchtmittel 15, beispielsweise ein Lichtwellenleiter oder eine Lampe anstatt eines Licht-emittierende Stabs 15a durch die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 aufgenommen werden.
Die Licht-emittierende Stäbe 15a können beispielsweise im eingeschalteten Zustand bzw. im Betrieb per Batterie bzw. Akku und/oder über eine Leitung 13, insbesondere über ein Netzkabel mit Netzstecker mit Energie bzw. Strom bzw. Spannung versorgt werden.
Der Behälter 1 des Bioreaktors 1a ist in der gezeigten Ausführungsform ein Tank, der beispielsweise ein Stahltank sein kann und wird von einem Rührelement 3 durchdrungen, das auf der Behälter-Innenseite I des Behälters 1 angeordnet ist und den Behälter 1 vom einen Ende zu einem gegenüber liegenden Ende vollständig durchdringen kann.
Der Bioreaktor 1a weist weiterhin eine Antriebsvorrichtung 2 auf, die im Wesentlichen außerhalb des Behälters 1 angeordnet ist. Das Rührelement 3 ist an die Antriebsvorrichtung 2 gekoppelt. Das Rührelement 3 weist eine Rührweile 9 auf, die im Wesentlichen stabförmig ausgebildet ist. Die Rührwelle 9 ist im Wesentlichen vollständig im Inneren (auf der Behälter-Innenseite I) des Behälters 1 angeordnet und kann entweder von einem Ende des Behälters 1 in den Behälter 1 hineinragen oder den Behälter 1 vollständig von einem ersten Ende des Behälters 1 zu einem zweiten Ende des Behälters 1 , insbesondere von einem Behälterdeckel (hier nicht gezeigt) zu einem Behälterboden 1 ' durchdringen. In der gezeigten Ausführungsform ist die Rührwelle 9 an zwei gegenüberliegenden Enden des Behälters 1 gelagert. So ist die Rührwelle 9 an einer antriebsseitigen Lagerung 6 und an einer Gegenlagerung 7 an dem Behälterboden V gelagert. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die antriebsseitige Lagerung 6 unmittelbar benachbart zur Antriebsvorrichtung 2 angeordnet, während die Gegenlagerung 7 an der der Antriebsvorrichtung 2 gegenüber-liegenden Seite des Behälters 1 bzw. an dem Behälterboden 1' angeordnet ist. An der Rührwelle 9 sind mehrere Rührfortsätze 5 ausgebildet, die sich bei Rotation der Rührwelle 9 um eine Rotationsachse des Rührelements 3 durch das Medium 8 bewegen und das Medium 8 dabei durchmischen. Ein Rührfortsatz 5 kann im Wesentlichen auch als ein Rotorblatt bezeichnet werden.
Der Behälter 1 bzw. der Bioreaktor 1 a kann alternativ auch ohne Rührwelle 9 und/oder ohne Antriebsvorrichtung 2 und/oder ohne antriebsseitige Lagerung 6 und/oder ohne Gegenlagerung 7 und/oder ohne Rühreiement 3, insbesondere ohne jegliches Element der Mischvorrichtung, welches zur Durchmischung des Mediums 8 dienen kann, ausgestaltet sein.
Der Behälter 1 weist auf der Behälter-Innenseite I also einen Behälter-Innenraum 22 auf, der vollständig oder teilweise mit einem Medium 8 gefüllt sein kann. Insbesondere kann der Behälter 1 zum Zeitpunkt einer Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Strahlung 14 eines Mediums 8 zumindest teilweise oder vollständig gefüllt sein. Insbesondere wird das Medium 8 während der Bestrahlung verrührt bzw. gemischt. Zur Bestrahlung können insbesondere alle Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 mit den jeweiligen Leuchtmitteln 15 zumindest teilweise gefüllt sein. Es kann aber auch nur ein Teil der Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 mit den jeweiligen Leuchtmitteln 15 zumindest teilweise gefüllt sein.
Insbesondere kann die Beleuchtungssituation (Beleuchtungsintensität bzw. -Leistung, Beleuchtungsposition, emittiertes Spektrum) an die Gegebenheiten angepasst werden, indem ein Leuchtmittel 15 hinzugefügt, entfernt und/oder ausgetauscht werden kann. Außerdem kann die Licht-emittierende Fläche des Leuchtmittels 15 dadurch variiert werden, dass ein Leuchtmittel 15 nur teilweise oder vollständig in die Leuchtmittel- Aufnahmetasche 11 ragt bzw. geschoben wird.
Für den Fall, dass ein Behälter-Innenraum 22 zumindest teilweise mit einem Medium 8 gefüllt ist, jedoch kein Leuchtmitteln 15 in mindestens einer Leuchtmittel- Aufnahmetasche 11 angeordnet ist, kann die Leuchtmittelöffnung in der Behälterwand 12a der Behälterhülle 4 mit einem Deckel (hier nicht gezeigt) verschlossen werden, sodass das Medium 8, beispielsweise eine Flüssigkeit die entsprechende ungefüllte Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 nicht nach außen bzw. auf die Außenseite A stülpt bzw. drückt. Der Deckel bzw. Verschluss kann ein Austreten einer Leuchtmittel- Aufnahmetasche 11 auf die Außenseite A im Wesentlichen verhindern.
In der vorliegenden Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist zunächst kein Behälterdeckel abgebildet. Dennoch kann der Behälter 1 mittels eines Behälterdeckels verschließbar sein.
Die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 , die an einer Innenseite einer Behälterhüfle angeordnet und dazu ausgelegt sind, jeweils einen Licht-emittierenden Stab 15a aufzunehmen, können insbesondere eine Taschen-Länge TL von etwa 0,1 m bis etwa 2 m, bevorzugt etwa 0,3 m bis etwa 1 ,5 m und besonders bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 1 m aufweisen. Der Durchmesser Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 kann allgemein zwischen etwa 5 cm und etwa 50 cm, bevorzugt zwischen etwa 8 cm und etwa 30 cm und insbesondere zwischen etwa 10 cm und etwa 20 cm liegen. Das Verhältnis zwischen Durchmesser und Taschen-Länge TL kann beispielsweise bei Leuchtmittel- Aufnahmetaschen 11 zur Aufnahme von Lichtleitern 15b etwa 1 :5000 bis etwa 1 :10, insbesondere etwa 1:1000 bis etwa 1 :50 und bevorzugt etwa 1 :300 bis 1 :100 sein. Das Verhältnis zwischen Durchmesser und Taschen-Länge TL kann beispielsweise bei Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 zur Aufnahme von Licht-emittierenden Stäben 15a etwa 1 :500 bis etwa 1 :1 , insbesondere etwa 1 :100 bis 1 :10 und bevorzugt etwa 1 :50 bis 1:20 sein. Die Taschen-Länge TL, sowie der Durchmesser können im Wesentlichen abhängig von der Größe des Reaktors bzw. des Behälters 1, insbesondere abhängig von der Behälter-Breite BB und der Länge und dem Durchmesser der Licht-emittierenden Stäbe 15a gewählt werden.
Die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 1 , die dazu ausgelegt sind, ein anderes Lichtemittierendes Element bzw. Leuchtmittel 15 aufzunehmen, können andere Taschen- Längen TL aufweisen. Eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 zur Aufnahme eines Lichtleiters kann beispielsweise eine Taschen-Länge TL von etwa 1 m bis etwa 10 m, insbesondere von etwa 1 ,5 m bis etwa 8 m und besonders bevorzugt von etwa 2 m bis etwa 7 m aufweisen.
Die Behälter-Breite BB kann insbesondere etwa 0,3 m bis etwa 3 m, bevorzugt etwa 0,5 m bis etwa 2 m und besonders bevorzugt etwa 0,8 m bis etwa 1 ,5 m haben.
Der Behälter-Innenraum 22 eines Behälters 1 eines Bioreaktors 1a kann beispielsweise Werte zwischen etwa 15 ml und etwa 30000 I, insbesondere zwischen etwa 51 und etwa 80001 und bevorzugt zwischen etwa 1001 und etwa 10001 annehmen.
Die hier beispielhaft genannten Werte schließen auch Dimensionen außerhalb dieser Größenordnungen nicht aus. Die genannten Werte können insbesondere auch für andere Ausführungsformen übernommen werden.
Aspekte und Merkmale, die hinsichtlich anderer Ausführungsformen aber nicht explizit hinsichtlich dieser Ausführungsform der Fig. 1 als kombinierbare Merkmale genannt werden, sind explizit auch mit dieser Ausführungsform kombinierbar, sofern sie sich nicht aus dem Zusammenhang mit anderen Aspekten ausschließen.
Eine weitere Ausführungsform eines Behälters 1 eines Bioreaktors 1a ist in der Explosionsdarstellung der Fig. 2a gezeigt. Der Behälter 1 des Bioreaktor 1a umfasst einen von dem Behälter 1 bzw. von der oberen Kante O des Behälters 1 abnehmbaren bzw. entfernbaren und anbringbaren Behälterdeckel 1 ". Der Behälterdeckel 1 " umfasst Leuchtmittelöffnungen 12, insbesondere Leuchtmittelöffnungen in dem Behälterdeckel 12b, an denen jeweils eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 angebracht werden kann bzw. angebracht ist. In einem an die Leuchtmittelöffnungen in dem Behäiterdeckel 12b angebrachten Zustand hängen dann die Leuchtmittei-Aufnahmetaschen 11 im Wesentlichen senkrecht von dem Behäiterdeckel 1 " in den Behälter-Innenraum 22 in Richtung des Behälterbodens 1 ' herab.
Ein Leuchtmittel 15 auf der linken Seite L, welches in dieser Ausführungsform ein Lichtemittierender Stab 15a ist, ist zwar relativ zu der Behälterdeckel-Öffnung 12b ausgerichtet bzw. angeordnet, jedoch im Wesentlichen nicht von der Leuchtmittei- Aufnahmetasche 11 aufgenommen. Es könnte sein, dass das Leuchtmittel 15 in dieser Position gerade in das Taschen-Innenvolumen V der Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 auf der linken Seite L geschoben, oder davon entfernt wird. Dazu muss der Lichtemittierenden Stab 15a entlang seiner Längsachse LA im Wesentlichen senkrecht zu dem Behälterdeckel 1 " durch die Leuchtmittelöffnung in dem Behälterdeckel 12b in den Behälter-Innenraum 22 in Richtung des Behälterbodens 1 ' bewegt werden.
Ein Leuchtmittel 15 auf der rechten Seite R, welches in dieser Ausführungsform ebenfalls ein Licht-emittierender Stab 5a ist, ist relativ zu der Leuchtmitteiöffnung in dem Behälterdeckel 2b ausgerichtet bzw. angeordnet und im Wesentlichen vollständig von der Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 aufgenommen. Die Längsachse LA des Licht-emittierenden Stabs 15a ist im Wesentlichen parallel zu der Behälterhülle 4 bzw. Behälter-Innenwandung bzw. Behälterhüllen-Innenfläche 4a auf der Behälter- Innenseite I angeordnet bzw. ausgerichtet. In anderen Worten erstreckt sich ein Lichtemittierender Stab 15a von dem Behälterdeckel 1 " in Richtung des Behälterbodens V, insbesondere bis zum Behälterboden 1 ' innerhalb des Taschen-Innenvolumens V der der Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 , welche sich in dem Behäiter-Innenraum 22 befindet. Insbesondere erstreckt sich ein Licht-emittierender Stab 15a von dem Behälterdeckel 1 " bzw. dem Aufnahme-Eingang AE der Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 in Richtung des Behälterbodens 1 zu dem Ende E der Leuchtmittel- Aufnahmetasche 1 1. Wenn ein Licht-emittierender Stab 15a zumindest teilweise in den Behälter-Innenraum 22 ragt, lediglich durch die Taschen-Wandung 11a von dem Medium 8 isoliert, so kann das Medium 8 durch die von dem Licht-emittierenden Stab 15a emittierte elektromagnetische Strahlung 14 im eingeschalteten Zustand bzw. im Betrieb bestrahlt werden. Bei Bedarf können Licht-emittierende Stäbe 15a oder andere Leuchtmittel 15 hinzugefügt, entfernt und/oder ausgetauscht werden, um die Beleuchtungssituation beispielsweise an einen Prozess anzupassen. Auch kann eine Bestrahlungsintensität bzw. -Leistung variiert werden. Eine Strom- bzw. Spannungs- bzw. Energieversorgung der Licht-emittierende Stäbe 15a kann beispielsweise über eine Leitung 13, insbesondere über ein Netzkabel erfolgen.
Insbesondere kann die Mischvorrichtung umfassend eine Antriebsvorrichtung 2, ein Rührelement 3, Rotorblätter 5, eine antriebsseitige Lagerung 6 und eine Gegenlagerung 7 und eine Rührwelle 9 derart betrieben werden, dass ein Medium 8 vermischt bzw. durchmischt bzw. verrührt wird. Auf diese Weise kann ein Strömungsprofi! des Mediums 8 erzeugt werden, welches dazu führt, dass ein beliebiges Molekül des Mediums 8 im Mittel eine notwendige Bestrahlung einer ununterbrochenen Bestrahlungsdauer durch die Leuchtmittel 15 erfährt, dass eine photochemische Reaktion ausgelöst wird.
Die Leuchtmittelöffnung in dem Behälterdeckel 12b, sowie die Leuchtmittel- Aufnahmetaschen 11 können beispielsweise radial symmetrisch oder auch nicht symmetrisch entlang des Deckelrand-Umfangs verteilt sein. Die Flg. 2b■ ist eine Ansicht verschiedener Ausführungsformen der Behälterdeckel 1", Ausführungsform 1 bis 4. Gemäß der Ausführungsformen 1 und 2 sind Leuchtmittelöffnungen in dem Behälterdeckel 12b, sowie die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 im Wesentlichen in gleichen Abständen radial symmetrisch um das Zentrum des Behälterdeckels 1 " im Wesentlichen entlang des Deckelrand-Umfangs verteilt. In der Ausführungsform 1 sind alle Leuchtmittelöffnungen in dem Behälterdeckel 12b im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet wohingegen in der Ausführungsform 2 alle Leuchtmittelöffnungen in dem Behälterdecke! 12b: im Wesentlichen rechteckig ausgebildet bzw. ausgestaltet sind. Gemäß der Ausführungsformen 3 und 4 sind Leuchtmittelöffnungen in dem Behälterdeckel 12b, sowie die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 im Wesentlichen in nicht gleichen Abständen nicht radial symmetrisch um das Zentrum des Behälterdeckels 1" im Wesentlichen entlang des Deckelrand-Umfangs verteilt. Es kann beispielsweise auch möglich sein, dass ein Behälterdeckel 1 "Leuchtmittelöffnung 12b umfasst, welche kreisrund ausgestaltet sind und andere welche rechteckig ausgestaltet sind. Je nachdem, welche Form durch die Leuchtmittel 15 vorgegeben ist und welche Beleuchtungssituation erwünscht bzw. erfordert ist, können beliebige Kombinationen an Formen und Positionsverteilung der Leuchtmittelöffnungen in dem Behälterdeckel 12b bereitgestellt sein.
In den Ansichten der Fig. 2b sind des Weiteren auch jeweils drei Rotorblätter 5, sowie eine zentrale Rührwelle 9 zu erkennen. Diese sind insbesondere dann zu erkennen, wenn der Behälterdeckel 1 " im Wesentlichen transparent ist, oder eine Öffnung an der jeweiligen Stelle aufweist. Beispielsweise könnte durch eine solche Öffnung eine Zugabe eines Stoffs in das Medium 8 bzw. in den Behälter-Innenraum 22 erfolgen.
Die Ausführungsformen der Bioreaktoren 1a bzw. Behälter 1 sind bevorzugt dazu ausgelegt, zumindest teilweise, insbesondere vollständig sterilisiert zu werden. Mindestens der Behälter-I nnenraum 22, sowie Elemente des Bioreaktors 1a, welche in dem Behälter-Innenraum 22 angeordnet werden oder sollen, sind bevorzugt dazu ausgelegt, zumindest teilweise, insbesondere vollständig sterilisiert zu werden. Die Bioreaktoren 1a können auch dazu ausgelegt sein, in der Regel ein geschlossenes System zu bilden. In anderen Worten kann bei solchen Bioreaktoren 1a in den meisten Fällen insbesondere in allen Fällen auf das Öffnen verzichtet werden, insbesondere, wenn ein Medium 8 einen Prozess bzw. eine oder eine Vielzahl von Reaktionen durchläuft. Insbesondere zu Zwecken der Sterilisation des Behälter-Innenraums 22 kann ein Behälter 1 jedoch geöffnet werden.
Die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 1 , die an einer Innenseite eines Behälterdeckels angeordnet und dazu ausgelegt sind, jeweils einen Licht-emittierenden Stab 15a aufzunehmen, können insbesondere eine Taschen-Länge TL von etwa 0,1 m bis etwa 5 m, bevorzugt etwa 0,3 m bis etwa 3 m und besonders bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 2 m aufweisen. Die Taschen-Länge TL kann im Wesentlichen nach der Größe, insbesondere nach der Behälter-Höhe BH des Reaktors bzw. des Behälters 1 und der Länge der Licht-emittierenden Stäbe 15a gewählt werden. Die Behälter-Höhe BH kann insbesondere etwa 0,5 m bis etwa 5 m, bevorzugt etwa 1 m bis etwa 3 m und besonders bevorzugt etwa 1 ,5 m bis etwa 2,5 m sein.
Die hier beispielhaft genannten Werte schließen auch Dimensionen außerhalb dieser Größenordnungen nicht aus. Die genannten Werte können insbesondere auch für andere Ausführungsformen übernommen werden.
Aspekte und Merkmale, die hinsichtlich anderer Ausführungsformen aber nicht explizit hinsichtlich dieser Ausführungsformen der Fig. 2a und 2b als kombinierbare Merkmale genannt werden, sind explizit auch mit dieser Ausführungsform kombinierbar, sofern sie sich nicht aus dem Zusammenhang mit anderen Aspekten ausschließen.
Die Ausführungsform der Fig. 3 betrifft einen Single use (SU) bzw. Einweg-Beute! 1 b. Da der Single use (SU) bzw. Einweg-Bioreaktor/Einweg-Beutel dazu ausgelegt ist, ein oder mehrere Leuchtmittel 15 aufzunehmen, kann dieser auch als Single use (SU) bzw. Einweg-Photo-Bioreaktor bezeichnet werden. Der Einweg-Beutel kann beispielsweise mittels eines Gestells oder eines Gerüsts (hier nicht gezeigt) aufrechtgehalten bzw. gestützt werden. Der Einweg-Beutel 1 b kann auch innerhalb eines Bioreaktors angeordnet werden, bzw. Teil eines Bioreaktors.
Eine Lichtquelle 15d, vorzugsweise in Form eines Lasers, welche(r) ein Licht bzw. eine elektromagnetische Strahlung 14 erzeugt, das bzw. die durch einen Lichtleiter 15b, in den Behälter-Innenraum 22 transportiert und dort emittiert wird, ist in dieser Ausführungsform bereitgestellt. Der Lichtleiter 15b wird dabei durch eine Leuchtmittelöffnung in der Behälterwand 12a von der Außenseite A auf die Behälter- Innenseite I geführt. Ferner ist der Lichtleiter 15b an einer Rührwelle 9 angebracht bzw. um eine Rührwelle 9 gewunden. Die Lichtquelle 15d bzw. der Laser ist über eine Leitung 13, insbesondere ein Stromkabel mit dem Netz verbunden und erhält über das Kabel die benötigte Energie zum Betrieb.
Insbesondere ist der Lichtleiter 15b so ausgebildet, dass er im Wesentlichen über seine gesamte Länge oder zumindest über einen Abschnitt seiner Länge an dessen Oberfläche ein Licht 14 emittiert oder emittieren kann. Dies hängt im Wesentlichen davon ab, dass ein Licht derart in den Lichtleiter 15b eingekoppelt wird, dass die Totalreflexions-Bedingung nicht erfüllt ist bzw. der Winkel, unter dem das Licht 14 reflektiert wird nicht dem Totalreflexions-Winkel entspricht. Derart wird ein Bruchteil des gesamten geleiteten Lichtes 14 bei jeder Reflexion an das umliegende Medium 8 bzw. den Behälter-innenraum 22 emittiert.
Der Lichtleiter 15b kann um einen sich nicht drehenden Teil einer Rührwelle 9, beispielsweise um ein äußeres starres Führungsrohr gewickelt oder in irgendeiner anderen Form daran angeordnet bzw. angebracht sein. Insbesondere kann der Lichtleiter 15b etwa 5 bis etwa 500 mal, bevorzugt etwa 10 bis etwa 300 mal und besonders bevorzugt etwa 15 bis etwa 100 mal um die Rührwelle 9 gewickelt sein. Es kann alternativ auch sein, dass ein Lichtleiter 15b oder eine Vielzahl von Lichtleitern 15b zumindest teilweise iediglich von der Behälterhülle 4 in das Behälter- Innenvolumen 22 hineinragt bzw. hinein ragen.
Der Behälter-Innenraum 22 eines Behälters 1 bzw. eines Einweg-Bioreaktors bzw. eines Einweg-Beutels 1b kann beispielsweise Werte zwischen etwa 15 ml und etwa 8000 I, insbesondere zwischen etwa 80 I und etwa 5000 I und bevorzugt zwischen etwa 100 I und etwa 1000 I annehmen.
Es ist besonders dann von Vorteil, einen Einweg-Bioreaktor bzw. einen Einweg-Beute! 1b zu verwenden, wenn auf eine nachträgliche Reinigung bzw. Sterilisation beispielsweise aus Kostengründen verzichtet werden soll. Dies kann der Fall sein, wenn ein besonders giftiges Medium 8 im Behälter-Innenraum 22 eines Einweg- Beutels gelagert wurde, welches zusammen mit dem Einweg-Beutel kostengünstiger entsorgt werden kann. Auch kann es sich im Allgemeinen bei einer Vielzahl an ablaufenden Prozessen in einer Vielzahl an Bioreaktoren als kostengünstiger erweisen, Einweg-Bioreaktoren/Einweg-Beutel statt Mehrweg-Bioreaktoren zu verwenden. Oft erweist sich die Anschaffung eines Mehrweg-Bioreaktors 1a beispielsweise aus Stahl und Reinigung bzw. Sterilisation solcher Mehrweg-Bioreaktoren 1a als ineffizient bezüglich der Kosten. In solchen Fällen werden Einweg-Bioreaktoren, wie Einweg- Beutel 1 b bevorzugt.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Behälters 1 eines Einweg-Bioreaktors zur Einweg-Nutzung kann eine Behälterhülle 4 oder auch andere Elemente umfassen, welche im Wesentlichen oder zumindest teilweise aus einer sogenannten „Weichplastik" bzw. aus einem besonders biegsamen Kunststoff, insbesondere einem Weich-PVC und/oder Polyolefin, insbesondere Polyethylen ausgeformt ist bzw. sind. Abschnitte, welche zur Stabilisierung der Behälterstruktur dienen, können hingegen aus einem härteren Material ausgebildet sein. Solche Elemente und/oder Abschnitte können teilweise aus einem sogenannten„Hartplastik" bzw. aus einem steiferen bzw. formstabileren Kunststoff, insbesondere aus einem (schmelzbaren) Thermoplast oder aus einem (nicht schmelzbaren) Duroplast, beispielsweise einem Kunstharz ausgeformt sein. Beispielsweise könnte ein Behälter-Zugang bzw. ein Port 16, sowie Schläuche 18 und Abschnitte eines Behälterbodens V aus einem derartigen formstabileren Kunststoff ausgebildet sein.
Insbesondere ist der Kunststoff im Wesentlichen oder zumindest teilweise sterilisierbar z.B. mittels Beta- bzw. Gamma-Strahlung. Allgemein kann das verwendete Material zur Herstellung eines Behälters 1 bzw. zur Herstellung eines Bioreaktors 1 a mittels thermischer Sterilisation, mittels Dampfsterilisation, mittels Heißluftsterilisation, mittels chemischer und/oder physikalischer Sterilisation (z.B. Beta- oder Gamma- Bestrahlung) sterilisierbar sein.
Die Ausführungsform der Fig. 3 umfasst ferner eine Mischvorrichtung, umfassend ein Rührelement 3 mit einer Rührwelle 9 und Rotorblättern 5, eine Antriebsvorrichtung 2 und eine antriebsseitige Lagerung 6 zum Mischen bzw. Verrühren des in dem Behälter- Innenraum 22 befindlichen Mediums 8.
Es kann beispielsweise sein, dass Elemente der Mischvom'chtung zumindest teilweise aus einem Metall und/oder einem stabilen Kunststoff ausgebildet sind. Beispielsweise kann ein Element auch einen Metallkern umfassen, welcher mit einem im Wesentlichen inerten bzw. reaktionsfreien Kunststoff, wie Teflon überzogen ist. Es kann beispielsweise sein, dass der Einweg-Behälter/Einweg-Beutel 1 b bzw. der Einweg-Bioreaktor im Wesentlichen zur Einweg-Nutzung ausgelegt ist, wobei alle Elemente nur einmalig genutzt werden. Alternativ können auch Elemente, beispielsweise eine Mischvorrichtung zur Mehrweg-Nutzung ausgelegt sein. Insbesondere sind alle zumindest innerhalb des Behälter-innenraums 22 befindlichen Elemente und Flächen sterilisierbar. Die Behälterhülle 4 des Einweg-Beutels 1 b ist bevorzugt transparent für elektromagnetische Strahlung mindestens eines Frequenzbereichs, insbesondere für mindestens einen Teil des sichtbaren Lichts. Derart kann ein innerhalb des Behälter- Innenraums 22 befindliches Medium 8 zumindest teilweise beispielsweise auch von der Außenseite A mittels einer künstlichen Lichtquelle 5d bzw. Leuchtmittel, bevorzugt mittels einer Lampe und/oder mittels einer natürlichen Lichtquelle 15d, wie der Sonne bestrahlt werden.
Es sei ausdrücklich betont, dass eine Mischvorrichtung nicht zwingend ein Bestandteil eines (Einweg-)Bioreaktors sein muss. Ein Leuchtmittel 15 und/oder eine Lichtquelle 15d kann auch in einer anderen alternativen Weise in oder in dem Einweg-Photo- Bioreaktor angebracht bzw. bereitgestellt sein.
In einer alternativen Ausführungsform, welche hier nicht explizit gezeigt aber besonders bevorzugt ist, kann ein Einweg-Bioreaktor/Einweg-Beutel 1 b insbesondere Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 umfassen. Im Wesentlichen sind solche Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 ähnlich wie in vorangehenden Ausführungsformen, beispielsweise der Fig. 1 und der Fig. 2 ausgestaltet. Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 sind bevorzugt im Wesentlichen dazu ausgelegt, auf die Behälter-Innenseite I des Einweg-Bioreaktors/Einweg-Beutels zu ragen und von der Außenseite A ein Leuchtmittel 15, insbesondere einen Licht-emittierenden Stab 15a aufzunehmen, sodass der Licht-emittierenden Stab 15a, welcher lediglich durch die Taschen- Wandung 11a von dem Medium 8 isoliert ist, eine elektromagnetische Strahlung 14 an die Behälter-Innenseite I bzw. an das Medium 8 in dem Behälter-Innenraum 22 emittieren kann. Solche Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 sind bevorzugt aus einem selben Material wie ein Großteil der Behälterhülle 4 und insbesondere transparent ausgebildet.
Zusätzlich oder alternativ können auch Abschnitte der Behälterhüllen-Innenfläche eines Einweg-Beuteis 1b insbesondere flächig mit einem Leuchtmittel 15 beispielsweise mit einer Licht-emittierenden Folie bzw. einem Licht-emittierenden Päd, sowie mit Licht-emittierenden Dioden (LEDs) oder anderen Lichtquellen versehen sein. Zusätzlich oder alternativ können in dem Behälter-Innenraum 22 auch Licht- emittierende Partikel bereitgestellt sein.
Zusätzlich oder alternativ kann die Rührweile 9 des Einweg-Bioreaktors/Einweg- Beutels 1b einen Hohlraum, sowie eine im Wesentlichen transparente Wandung umfassen, sodass ein Leuchtmittel, wie ein Licht-emittierender Stab 15a in dem Hohlraum aufgenommen werden kann und durch die transparente Wandung der Rührweile 9 ein Licht 14 an das Medium 8 bzw. den Behälter-Innenraum 22 abgeben kann.
An dem Einweg-Beutel 1 b der vorliegenden Ausführungsform sind femer Schläuche 18 und Sensoren 19 angeordnet. Die Sensoren 19 sind jeweils mit Leitungen 13 verbunden. Solche Leitungen 13 können beispielsweise Strom- und/oder Datenkabel sein. Alternativ kann eine Leitung 13 auch ein Schlauch sein. Dies ist in dieser Ausführungsform nicht explizit festgelegt. Über die Schläuche 18 können Stoffe und/oder ein Medium 8 in den Behälter-Innenraum 22 geleitet werden und/oder von dem Behälter-Innenraum 22 auf eine Außenseite A abgelassen bzw. abgeführt werden. Behälter-Zugänge 16 und/oder Ports können dazu ausgelegt sein, dass ein Schlauch jeweils daran angeordnet werden kann. Alternativ oder zusätzlich können Behälter- Zugänge 16 und/oder Ports dazu ausgelegt sein, ein Leuchtmittel aufzunehmen. Beispielsweise kann ein Port 16 ein abgedichteter Zugang für einen Lichtemittierenden Stab sein 15a (hier nicht gezeigt). Oder Behälter-Zugänge 16 und/oder Ports und/oder Behälter-Türen (hier nicht gezeigt) können beispielsweise dazu ausgelegt sein, dass eine Probe des Mediums 8 beispielsweise per Hand entnommen werden kann. Auch kann ein Einweg-Bioreaktor/Einweg-Beutel 1 b ein Überdruck- Ventil (hier nicht gezeigt) umfassen, welches beispielsweise ein Gas ab einem bestimmten Druck-Schwellwert ab- bzw. entlassen bzw. entweichen lassen kann.
Es sei dennoch angemerkt, dass andere Ausführungsformen von Einweg-Bioreaktoren nicht zwingend über Schläuche 18, Sensoren 19 und Leitungen 13 verfügen müssen.
Aspekte und Merkmale, die hinsichtlich anderer Ausführungsformen aber nicht explizit hinsichtlich dieser Ausführungsform der Fig. 3, insbesondere als kombinierbare Merkmale genannt werden, sind explizit auch mit dieser Ausführungsform kombinierbar, sofern sie sich nicht aus dem Zusammenhang mit anderen Aspekten ausschließen.
In der Flg. 4 handelt es sich um eine Ausführungsform eines Behälters 1 eines Bioreaktors 1a, in welchem zur Bestrahlung eines in dem Behälter-Innenraum 22 befindlichen Mediums 8 eine Vielzahl von Leuchtmitteln 15, beispielsweise in Form von Lichtleitern 15b, welche im Betrieb eine elektromagnetische Strahlung emittieren können, bereitgestellt sind. Die Vielzahl der Leuchtmittel 15 umfasst insbesondere etwa 3 bis etwa 1000, bevorzugt etwa 10 bis etwa 500 und besonders bevorzugt etwa 20 bis etwa 300 Lichtleiter 15b und/oder Licht-emittierende Stäbe 15a. Der Bioreaktor 1a bzw. der Behälter 1 kann selbst die Lichtleiter 15b umfassen, oder alternativ können die Lichtleiter 15b an dem Behälter 1 des Bioreaktors 1a angeordnet werden. Es kann beispielsweise in einer hier nicht explizit gezeigten Ausführungsform möglich sein, dass alle Lichtleiter 15b durch eine einzige Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 oder jeder einzelne Lichtleiter 15b durch jeweils eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 aufgenommen und von dem Medium 8 durch die Taschen-Wandung 11a isoliert werden. Alternativ können die Lichtleiter 15b auch im direkten Kontakt mit dem Medium 8 stehen, insbesondere, wenn die Lichtleiter 15b sterilisierbar ausgebildet sind. Anstatt von Lichtleitern 15b bzw. einigen Lichtleitern 15b kann es sich allerdings bei den gezeigten Leuchtmitteln alternativ oder zusätzlich auch um Licht-emittierende Stäbe 15a handeln.
Die Leuchtmittel 15 sind an dem Behälterdeckel 1" bzw. an der Behälterdecke angebracht. Über eine oder mehrere Leuchtmittelöffnungen 12 bzw. Leuchtmittelöffnungen in dem Behälterdeckel 12b sind die Abschnitte der Leuchtmittel 15, welche im Wesentlichen auf der Behälter-Innenseite I angeordnet sind mit Elementen auf der Außenseite A, beispielsweise mit Lichtquellen 15d, wie einem Laser verbunden. Eine Lichtquelle 15d kann wiederum mittels einer Leitung 13, beispielsweise einem Stromkabel, durch welches die Lichtquelle 15d mit Energie versorgt wird, verbunden sein. Um eine besonders großflächige bzw. effiziente Bestrahlung zu gewährleisten reichen die Leuchtmittel in der gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen von dem Behälterdeckel 1" im Wesentlichen bis oder fast bis zum Behälterboden 1 '. Die Lichtleiter 15b und/oder Licht-emittierende Stäbe 15a können sich bevorzugt über eine Länge zwischen etwa 0,1 und 5 m, insbesondere zwischen etwa 0,3 m und etwa 3 m und besonders bevorzugt zwischen etwa 1 m und 1 ,8 m erstrecken. Für den Fall, dass es sich um Lichtleiter 15b handelt und diese in irgendeiner Form gewunden bzw. gebogen und/oder gewickelt angeordnet sind, kann ein Lichtleiter 15b eine Länge von etwa 0,1 m bis etwa 50 m, insbesondere von etwa 2 m bis etwa 30 m und bevorzugt von etwa 3 m bis etwa 15 m aufweisen.
Die Behälterhülle 4 des Behälters 1 der Fig. 4 kann im Wesentlichen intransparent und bevorzugt aus einem Metall, beispielsweise Stahl ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Behälterhülle 4 der gezeigten Ausführungsform zumindest teilweise oder aber vollständig transparent, insbesondere aus einem Glas und/oder einem transparenten Kunststoff ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Behälterhülle 4 des Behälters 1 auch ein transparentes Fenster umfassen, durch welches eine elektromagnetische Strahlung von der Außenseite A auf die Behälter- Innenseite I, beispielsweise emittiert von einer externen Lichtquelle, treten kann.
Der Behälter 1 des Bioreaktors 1a entsprechend der Fig. 4 ist durch ein Gerüst 21 gestützt bzw. gelagert und/oder aufgehängt und/oder gehalten. Das Gerüst 21 verfügt über Rollen 24, mittels derer der Bioreaktor 1a an einen Bestimmungsort geschoben und/oder gezogen werden kann. Der Behälter 1 des Bioreaktors 1a umfasst ferner Behälter-Zugänge 16 bzw. Ports, durch welche das Medium 8 für die Zugabe oder Entnahme eines Stoffs zugänglich ist. Durch Abläufe 23, die auch als Zuläufe genutzt werden können, kann ein Medium 8 zumindest teilweise von einem Behälter- Innenraum 22 abgelassen werden oder ein Behälter-Innenraum 22 mit einem Medium 8 zumindest teilweise befüllt werden. Insbesondere kann ein Schlauch an einem Ablauf 23 angebracht werden.
Aspekte und Merkmale, die hinsichtlich anderer Ausführungsformen aber nicht explizit hinsichtlich dieser Ausführungsform der Fig. 4, insbesondere als kombinierbare Merkmale genannt werden, sind explizit auch . mit dieser Ausführungsform kombinierbar, sofern sie sich nicht aus dem Zusammenhang mit anderen Aspekten ausschließen.
In der Ausführungsform eines Behälters 1 gemäß der Explosionsdarstellung der Fig.5 gibt es eine Vielzahl von unterschiedlichen Leuchtmitteln 15. Bei dem Behälter 1 kann es sich insbesondere um einen Einweg-Behälter handeln. Der Behälter 1 kann aus einem im Wesentlichen stabilen bzw. rigiden bzw. festen Material ausgebildet sein, beispielsweise kann der Behälter 1 zumindest teilweise aus einem Metall, insbesondere Stahl und/oder zumindest teilweise aus einem festen Kunststoff, insbesondere aus einem transparenten Kunststoff und/oder aus Glas ausgebildet sein. Insbesondere kann ein Behälter 1 zur Einweg-Nutzung einen Einweg-Beutel sein.
Auf der linken Seite L ist zunächst ein externes Leuchtmittel 15f angedeutet. Das externe Leuchtmittel 15f kann eine Lampe oder andere Lichtquelle 15d sein, welche auf der Außenseite A derart angeordnet ist, dass ein von der Lampe emittiertes Licht 14 durch einen im Wesentlichen transparenten Abschnitt der Behälterhülle 4 in den Behälter-Innenraum propagieren kann. Somit kann ein Medium 8 auch von außen bestrahlt werden.
Der Behälter 1 umfasst ferner eine Behälterhülle 4, sowie einen Behälterdeckel 1", welcher an der oberen Kante O des Behälters 1 angeordnet werden kann. Der Behälter-Innenraum 22 bzw. die Behälter-Innenseite I kann dauerhaft oder über eine längere Zeit von der Außenseite A isoliert werden oder aber über einen Zeitraum beispielsweise durch das öffnen des Behälterdeckels 1" offen stehen bzw. geöffnet sein. Behäiterhülle 4 und Behälterdeckel 1" umfassen jeweils Leuchtmittelöffnungen 12, nämlich zwei Leuchtmittelöffnungen in der Behälterwand 12a, sowie eine Leuchtmittelöffnung in dem Behälterdeckel 12b. An den Leuchtmittelöffnungen in der Behälterwand 12a und der Leuchtmittelöffnung in dem Behälterdeckel 12b können jeweils Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 angeordnet sein oder angeordnet werden. Insbesondere ist der Behälter-Innenraum 22 und die Außenseite A durch eine abgedichtete Verbindung zwischen Leuchtmittelöffnung 12 und Leuchtmittel- Aufnahmetaschen 11 getrennt, sodass kein Medium 8, welches sich in dem Behälter- Innenraum 22 befindet, ungewollt nach außen treten kann. Dies setzt ebenfalls voraus, dass die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 jeweils eine dichte Taschen-Wandung 11 a umfassen.
In eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 bzw. in ein Taschen-Innenvolumen V einer Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 kann ein Leuchtmittel 15, insbesondere ein Lichtemittierender Stab 15a geschoben bzw. bewegt und/oder angeordnet bzw. gelagert werden. In der Ausführungsform der Fig. 5 befinden sich zwei Licht-emittierende Stäbe 15a jeweils auf der rechten Seite R noch auf der Außenseite A. Beide Lichtemittierenden Stäbe 15a können durch eine Bewegung bzw. eine Verschiebung in die Richtung der Behälterhülle 4, welche in der Figur eingezeichnet ist, im Wesentlichen horizontal durch die Behälterwandöffnungen 12a bzw. die Öffnungen in der Behälterhülle 4 und die Aufnahme-Eingänge AE der Leuchtmittel-Auf nahmetaschen 1 1 in das jeweilige Taschen-Innenvolumen V bewegt bzw. geschoben werden. Die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 , welche in der Fig. 5 auf der rechten Seite R der Behälterhülle 4 angeordnet sind, hängen von der Behälterhülle 4 in dem Behälter- Innenraum 22 in Richtung des Behälterbodens V herab. Sie liegen in einem ungefüllten Zustand vor. Sobald die Licht-emittierenden Stäbe 15a zumindest teilweise in die Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 1 1 geschoben werden, liegen die Leuchtmittel- Aufnahmetaschen 11 in einem zumindest teilweise gefüllten Zustand vor.
In der Ausführungsform gemäß der Fig. 5 befindet sich auch ein Licht-emittierender Stab 15a oberhalb des Behälterdeckels 1 " auf der Außenseite A. Der Lichtemittierende Stab 15a kann durch eine Bewegung bzw. eine Verschiebung in die Richtung des Behälterdeckels 1 ", welche in der Figur eingezeichnet ist, durch die Behälterdeckelöffnung 12b bzw. die Öffnungen in dem Behälterdeckels 1 " und den Aufnahme-Eingang AE der Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 in das Taschen- Innenvolumen V bewegt bzw. geschoben werden.
Um einen Licht-emittierenden Stab 15a an einem Behälter 1 zu sichern, kann der Behälter 1 Befestigungsmittel 26, beispielsweise ein Gewinde und/oder eine Druckverbindung und/oder eine Klemme umfassen. Ein Licht-emittierenden Stab 15a oder ein anderes Leuchtmittel 15 kann dann mittels einem dazu passenden Befestigungsmittel, beispielsweise mittels einer Schraube und/oder einer Nut und/oder einem Haken an dem Behälter 1 fixiert bzw. befestigt bzw. angebracht werden.
Im Betrieb, insbesondere wenn die Leuchtmittel 15 mit Strom versorgt werden, insbesondere jeweils über Leitungen 13 bzw. Stromkabel, kann ein Leuchtmittel 15 dann eine elektromagnetische Strahlung emittieren.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Behälterdeckel 1 " auch Leuchtmittelöffnung in dem BehälterdeckeS 12b, durch welche Lichtleiter 15b von außen in den Behälter-Innenraum 22 geführt werden können. Die Lichtleiter 15b können durch eine oder mehrere Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 von dem Medium 8 isoliert sein, oder in direktem Kontakt mit dem Medium 8 stehen.
Aspekte und Merkmale, die hinsichtlich anderer Ausführungsformen aber nicht explizit hinsichtlich dieser Ausführungsform der Fig. 5, insbesondere als kombinierbare Merkmale genannt werden, sind explizit auch mit dieser Ausführungsform kombinierbar, sofern sie sich nicht aus dem Zusammenhang mit anderen Aspekten ausschließen.
Bezüglich der Ausführungsform gemäß der Fig. 6a ist ein Ausschnitt einer Behälterhülle 4 mit einer Behäiter-Tür 16 gezeigt. Die Behälterhülle 4 umfasst eine Behälterhüllen-Innenfläche 4a, welche eine des Behälter-Innenraums zugewandte Innenfläche der Behälterhülle 4 ist. Außerdem umfasst die Behälterhülle 4 eine Behälterhüllen-Außenfiäche 4b, welche eine einer Außenseite A zugewandte Außenfläche der Behälterhülle 4 ist. Die Behälter-Tür 16 ist ein Zugang zu dem Behälter-Innenraum 22 bzw. zu der Behälter-Innenseite I von der Außenseite A. Die Behälter-Tür 16 umfasst eine Türwandung 4c, deren Innenfläche im geschlossenen Zustand bevorzugt bündig mit der Behälterhüllen-Innenfläche 4a abschließt. Die Außenfläche der Türwandung 4c schließt im geschlossenen Zustand bevorzugt bündig mit der Behälterhüllen-Außenfläche 4b ab.
Insbesondere die Innenseite der Türwandung 4c umfasst ein Leuchtmittel 15, welches beispielsweise eine Licht-emittierende Folie 15c sein kann. Die Licht-emittierende Folie 15c kann insbesondere im geschlossenen Zustand eine elektromagnetische Strahlung 14 an den Behälter-Innenraum 22 und ein darin befindliches Medium 8 abgeben bzw. emittieren.
Bezüglich der Ausführungsform der Fig. 6b ist eine Ansicht eines Ausschnitts bzw. Anschnitts einer Behälterhülle 4 von oben gezeigt. Eine Behälterhülle 4 umfasst eine Behälterhüllen-Außenfiäche 4b, sowie eine strukturierte, insbesondere gewellte Behälterhüllen-Innenfläche 4a bzw. eine Behälter-Innenwand-Strukturierung 17, welche im Wesentlichen der Behälter-Innenseite I zugewandt ist. Die Behälter- Innenwand-Strukturierung 17 kann, wie in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt ist, Vorsprünge bzw. Aus- und Einbuchtungen umfassen. Durch die strukturierte bzw. gewellte bzw. gewundene Ausbildung der Behälterhüllen-Innenfläche 4a kann eine größere Fläche bereitgestellt werden, an der Leuchtmittel 15 bzw. Lichtquellen angeordnet werden können und von der ein Licht 14 in den Behälter-Innenraum 22 emittiert werden kann.
An der Behälterhüllen-Innenfläche 4a können Licht-emittierende-Stäbe 15a, Lichtleiter 15b bzw. Licht-emittierende Faser und/oder Licht-emittierende Folien 15c, Lichtquellen 15d, insbesondere Licht-emittierende Dioden 15e angeordnet bzw. angebracht bzw. fixiert sein, sodass diese im Betrieb eine elektromagnetische Strahlung 14 an das Behälter-Innenvolumen 22 emittieren können.
Durch die Behälter-Innenwand-Strukturierung 17 entsteht eine gegenüber bzw. verglichen mit einer unstrukturierten Behälterhüllen-Innenfläche 4a vergrößerte Fläche 27, an der im Wesentlichen mehr Leuchtmittel 15 angeordnet werden können als an einer unstrukturierten Behälterhüllen-Innenfläche 4a. Eine Behälterhüllen-Innenfläche 4a kann beispielsweise auch derart strukturiert werden, dass ein bevorzugtes Strömungsprofil eines Mediums 8 erzeugt werden kann, ' insbesondere wenn ein Behälter 1 über eine Mischvorrichtung verfügt, welche das Medium 8 mischen bzw. verrühren kann.
Aspekte und Merkmale, die hinsichtlich anderer Ausführungsformen aber nicht explizit hinsichtlich dieser Ausführungsform der Flg. 6a und 6b, insbesondere als kombinierbare Merkmale genannt werden, sind explizit auch mit dieser Ausführungsform kombinierbar, sofern sie sich nicht aus dem Zusammenhang mit anderen Aspekten ausschließen. ·
In der Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Behälters 1 eines Bioreaktors 1a umfassend verschiedene Leuchtmittel 15 und/oder Lichtquellen gezeigt. Der Behälters 1 des Bioreaktors 1a umfasst eine Behälterhülle 4 mit einer Behälterhüllen-Innenfläche 4a, sowie einer Behälterhüllen-Außenfläche 4b. Die Behälterhüllen-Innenfläche 4a kann Bereiche bzw. Abschnitte umfassen, an welchen Licht-emittierende Elemente bzw. Leuchtmittei angeordnet sein können. Solche Licht-emittierenden Behälter- Innenwandungsabschnitte sind beispielsweise in der vorliegenden Figur durch die Bezugszeichen a und b gekennzeichnet. Beispielsweise kann an einem Lichtemittierenden Behälter-Innenwandungsabschnitt a eine Licht-emittierende Folie 15c angeordnet sein. An einem anderen Licht-emittierenden Behälter- Innenwandungsabschnitt b können beispielsweise Licht-emittierende Dioden 15e angeordnet sein. Solche Leuchtmittel 15 können über eine Batterie und/oder über eine Netzversorgung mittels eines oder mehrerer Stromkabel mit der zum Betrieb benötigten Energie versorgt werden (hier nicht gezeigt). Beispielsweise kann es einen Hohlraum zwischen Behälterhüllen-Innenfläche 4a und Behälterhüllen-Außenfläche 4b geben, durch welchen Kabel und Leitungen zu den entsprechenden Leuchtmitteln 15 geführt werden können (hier nicht gezeigt). Die Leuchtmittel 15 an der Behälterhüllen-Innenfläche 4a können beispielsweise mittels einer Folie von dem Medium 8 isoliert sein. Die Leuchtmittel 15 an der Behälterhüllen-Innenfläche 4a können zudem reversibel anbringbar und abnehmbar sein. Beispielsweise kann die Behälterhüllen-Innenfläche 4a Steckverbindungen umfassen, an denen Leuchtmittel 15, beispielsweise Licht-emittierende Dioden 15e angebracht werden können.
Die vorliegende Ausführungsform eines Behälters 1 eines Bioreaktors 1 a umfasst ebenfalls eine Mischvorrichtung mit Rotorblättern 5 bzw. Rührfortsätzen. An den Flächen der Rotorblätter 5 können bevorzugt Licht-emittierende Elemente bzw. Leuchtmittel 15 angeordnet sein. Licht-emittierende Rotorblattabschnitte sind insbesondere durch die Bezugszeichen c, d und e angedeutet. An einem bevorzugten Licht-emittierenden Rotorblattabschnitt c ist angedeutet, dass eine Licht-emittierende Folie 15c daran angeordnet ist. An einem weiteren bevorzugten Licht-emittierenden Rotorblattabschnitt d ist angedeutet, dass eine Vielzahl Licht-emittierender Dioden 15e daran angeordnet ist. An einem ' anderen bevorzugten Licht-emittierenden Rotorblattabschnitt e ist angedeutet, dass eine Vielzahl von Lichtleitern 15b parallel zueinander daran angeordnet ist. Ein oder mehrere Rotorblätter können auch nur gemäß dem Rotorblattabschnitt c oder d oder e ausgebildet sein.
Insbesondere umfasst die vorliegende Ausführungsform eines Behälters 1 eines Bioreaktors 1 a eine Rührwelle 9, welche sich im Wesentlichen von der Behälterdecke bis zum Behälterboden V erstreckt. Die Rührwelle 9 umfasst einen Rührwellen- Hohlraum 9a, sowie eine zumindest teilweise transparente Rührwellen-Wandung 9b. Wie in der Fig. 7 angedeutet ist, kann ein Licht-emittierender Stab 15a und/oder ein Lichtleiter 15b und/oder eine (im Wesentlichen stabförmige) Lichtquelle 15d von dem Rührwellen-Hohiraum 9a aufgenommen werden, sodass der Licht-emittierende Stab
15a im Betrieb eine elektromagnetische Strahlung 14 an den, bevorzugt zumindest teilweise mit einem Medium 8 gefüllten Behälter-Innenraum 22 emittieren kann.
Ferner umfasst der Behälter 1 des Bioreaktors 1 a einen Behälter-Zugang 16 mit einem Zugangsrohr 16b und einem Ventil 6a im Wesentlichen auf der rechten Seite R an der oberen Behälterdecke angeordnet. Durch den Behälter-Zugang 16 können Stoffe von der Außenseite A, beispielsweise Gase und/oder Flüssigkeiten in den Behälter- Innenraum 22 geleitet werden. Außerdem umfasst der Behälter 1 des Bioreaktors 1a auch im Wesentlichen auf der linken Seite L an der Behälterdecke einen Zugang 16 mit einem Behälterdeckel 1 " bzw. Behälter-Tür bzw. einer Behälter-Klappe, weicher bzw. welche geöffnet und verschlossen werden kann. Durch einen solchen geöffnete Behälterdeckel 1" kann dem Medium 8 auf der Behälter-Innenseite I beispielsweise ein Granulat oder ein anderer Feststoff von der Außenseite A zugeführt werden. Der Behälter 1 des Bioreaktor 1a umfasst außerdem mehrere andere Behälter-Zugänge 16 an dessen Behälterhülle 4, durch die Stoffe dem Behälter-Innenvolumen 22 zu- oder abgeführt werden können. - ,
Aspekte und Merkmale, die hinsichtlich anderer Ausführungsformen aber nicht explizit hinsichtlich dieser Ausführungsform der Fig. 7, insbesondere als kombinierbare Merkmale genannt werden, sind explizit auch mit dieser Ausführungsform kombinierbar, sofern sie sich nicht aus dem Zusammenhang mit anderen Aspekten ausschließen.
Fig. 8a ist die Frontalansicht eines Bioreaktors 1a mit Stahlhülle, der einen Einweg- Beutel 1b entsprechend oder zumindest ähnlich zu der Ausführung des Einweg- Beutels 1a aus Fig. 3 in seinem Innenvolumen umfasst. Fig. 8b ist die Frontaiansicht eines teilweise geöffneten Bioreaktors 1a mit Stahlhülle und geöffneter Behälter-Tür 16, der einen Einweg-Beutel 1b sichtbar in seinem Innenvolumen beinhaltet gemäß der Ausführungsform der Fig. 8a.
Fig. 8c ist die Frontalansicht eines Einweg-Beutels 1a entsprechend oder zumindest ähnlich zu der Ausführung des Einweg-Beutels 1a aus Flg. 3, der von dem Bioreaktor 1 a mit Stahlhüile gemäß der Ausführungsform der Fig.8a und b aufgenommen werden kann.
Fig.9a ist eine Frontalansicht mit Einblick in einen Behälter 1 eines Bioreaktors gemäß einer Ausführungsform. In dieser Ausführungsform sind Licht-emittierende Stäbe 15a in die Umfangwandung der Behälterhülle 4', sowie in die Decke der Behälterhülle 4 eingelassen. Die Licht-emittierenden Stäbe 15a sind durch Leuchtmittelöffnungen 12a in der Behälterwand bzw. in der Behälterhülle 4 auf der Innenseite des Behälters 1 , und insbesondere innerhalb von Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 angeordnet. Die Licht-emittierenden Stäbe 15a sind auch durch Leuchtmittelöffnungen 12b in der Behälterdecke auf der Innenseite des Behälters 1 , und insbesondere innerhalb von Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 angeordnet.
In anderen Worten umfasst der Behälter 1 gemäß einem Aspekt mindestens eine Leuchtm ittelöff n ung 2b an einem Abschnitt einer Behälterdecke, und mindestens eine Leuchtmittelöffnung 12a an einem Abschnitt einer Behälterwand bzw. einer Behälterhülle 4. Bevorzugt ist an einer Leuchtmittelöffnung 12a, 12b eine Leuchtmittel- Aufnahmetasche 11 angeordnet.
Es ist alternativ auch möglich, dass die Licht-emittierenden Stäbe 15a nicht innerhalb von Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 angeordnet sind, sondern direkt mit dem Innenraum bzw. dem Medium im Innenraum in Kontakt stehen. Dies wäre insbesondere dann der Fall, wenn die Licht-emittierenden Stäbe 15a dauerhaft an dem Behälter 1 angeordnet sind bzw. nicht von dem Behälter entfernt werden, wenn dieser mit einem Medium befülit ist.
Fig. 9b ist eine Ansicht von drei Licht-emittierenden Stäben 15a gemäß einer Ausführungsform. Die Licht-emittierende Stäbe 15a umfassen jeweils einen Griff G zur Handhabung. Der Griff G kann auch dazu dienen, dass der Licht-emittierende Stab 15a nicht direkt an einer möglicherweise heißen und/oder an einer empfindlichen Steile angefasst werden muss. Der Griff G kann ferner dazu dienen, den Licht-emittierenden Stab 15a, wenn er an und/oder in dem Behälter 1 angeordnet ist, aus dem Behälter 1 zu entfernen. Der Licht-emittierende Stab 15a wird mittels einer Leitung 13 bzw. mittels eines Kabels mit Strom versorgt.
Fig. 10a ist eine Frontalansicht mit Einblick in einen Behälter 1 eines Bioreaktors gemäß einer Ausführungsform. In dieser Ausführungsform sind Leuchtmittel 15, insbesondere Licht-emittierende Stäbe 15a mit Licht-emittierenden Fasern/Lichtleitern 15b und/oder Stäbe mit Licht-emittierenden Fasern Lichtleitern 15b in die Umfangwandung der Behälterhülle 4', sowie in die Decke der Behälterhülle 4 eingelassen. Die Stäbe und/oder die Licht-emittierenden Stäbe 15a mit den Lichtemittierenden Fasem/Lichtleitern 15b sind durch Leuchtmittelöffnungen 12a in der Behälterwand bzw. in der Behälterhülle 4 auf der Innenseite des Behälters 1 angeordnet. Sie können direkt mit der Innenseite und/oder dem Medium auf der Innenseite in Kontakt stehen oder innerhalb von Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 angeordnet sein. Die Licht-emittierenden Stäbe 15a sind auch durch Leuchtmittelöffnungen 2b in der Behälterdecke auf der Innenseite des Behälters 1 , angeordnet.
In anderen Worten kann ein Leuchtmittel 15 einen Licht-emittierenden Stab 15a, an dem Licht-emittierende Fasern 15b angeordnet sind, umfassen. Ein Leuchtmittel 15 kann aligemein einen Stab umfassen, an dem Licht-emittierende Fasern 15b angeordnet sind. Ein Leuchtmittel 15 kann insbesondere einen hohlen transparenten Stab mit einem Innenraum umfassen, durch den Licht-emittierende Fasern 15b geleitet geführt werden, welche an verschiedenen · Öffnungen des hohlen transparenten Stabs heraustreten aus dem Innenraum. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Fläche des Leuchtmittels 15 besonders groß ausgestaltet ist. In anderen Worten wird eine besonders große Fläche erzeugt, die Licht, insbesondere an ein das Leuchtmittel 15 umgebendes Medium, abgeben kann. In dem Fall kann der hohie Stab auch als Licht-emittierender Stab 15a betrachtet werden, obwohl er nicht selbst sondern die Licht-emittierenden Fasern 15b Licht emittieren. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung der Stäbe bzw. der Licht-emittierenden Stäbe 15b durch Leuchtmittelöffnungen 12a, 12b in der Behälterhülle 4 und in der Behälterdecke, da in dem Fall eine besonders große Licht-emittierende Fläche erzeugt wird. Insbesondere sind die Licht-emittierenden Fasern 15b flexibel ausgestaltet, sodass sie sich mit einem bewegten Medium teilweise mitbewegen können. An der Rührwelle 9 sind ebenfalls borstenartig eine Mehrzahl von Licht-emittierenden Fasern 15b angeordnet. Insbesondere ist an der Rührwelle eine Anbringungsvorrichtung 29 für eine Mehrzahl von Lichtleitern bzw. Licht-emittierenden Fasern 15b angeordnet. Besonders bevorzugt ist eine hohle durchsichtige Rührwelle 9, innerhalb deren Hohlraum ein Leuchtmittel 15, beispielsweise ein Lichtemittierender Stab 15a und/oder eine Licht-emittierende Faser 15b angeordnet ist.
Die Licht-emittierenden Fasern 15b können in direktem physikalischen Kontakt mit einem Medium auf der Innenseite des Behälters 1 stehen oder aber innerhalb einer oder mehrerer Leuchtmittel-Aufnahmetaschen 11 angeordnet sein.
Fig. 10b ist eine perspektivische Darstellung einer Anbringungsvorrichtung 29 für eine Mehrzahl von Lichtleitern bzw. Licht-emittierenden Fasern 15b gemäß einer Ausführungsform. Die Anbringungsvorrichtung 29 umfasst einen Ring 29', beispielsweise einen Metall- und/oder Kunststoffring. Insbesondere ist der Ring transparent ausgestaltet. Am Außenumfang des Rings 29' sind zirkulär Lichtemittierenden Fasern 15b angeordnet, die von dem Ring 29' weg bzw. nach außen stehen. Die Licht-emittierenden Fasern 15b sind zirkulär nebeneinander in einer Reihe von mehreren Licht-emittierenden Fasern 15b angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform sind zwölf Reihen von jeweils drei übereinander liegenden Fasern 15b zirkulär angeordnet. Alternativ kann auch eine andere Anzahl gewählt werden.
Fig. 10c ist eine perspektivische Darstellung von drei Stäben und/oder Licht- emittierenden Stäben 15a mit Licht-emittierenden Fasern/Lichtleitern 15b. Die Stäbe umfassen jeweils einen Griff G und ein Kabel bzw. eine Leitung 13 zur Stromversorgung.
Im Allgemeinen können Leuchtmittel 15 insbesondere flächig auf der Innenseite der Wandung des Biöreaktors 1a bzw. Stahltanks angeordnet werden, so dass eine Beleuchtung des Mediums 8 in dem Einweg-Beutel 1 b durch die Behälterhülle 4 erfolgen kann. Femer kann ein Leuchtmittel 15, insbesondere eine Faser bzw. ein Lichtleiter 15b um die Rührwelle zumindest teilweise bzw. abschnittsweise angeordnet, insbesondere gewickelt sein. Der Bioreaktor 1a umfasst eine Recheneinheit 28, welche dazu ausgelegt ist, beispielsweise eine Temperatur, einen Pump-Durchfluss, einen Druck und/oder eine Beleuchtungsstärke durch die Leuchtmittel 15 zu steuern und/oder zu regeln.
Behälter 1 , 1 b, Mischsysteme und Pellet-Tanks dienen im Wesentlichen zur Aufnahme, zur Lagerung und zum Mischen von biologischen Medien 8, wie z.B. Fluiden und/oder Feststoffen und/oder Gasen. Biologische Medien können in Behältern 1 , 1b wie z.B. Beuteln 1 b, insbesondere in Kunststoffbeuteln bereitgestellt werden, die ein Volumen von mehreren hundert Litern umfassen können. Die biologischen Medien 8 können bevorzugt innerhalb eines solchen Beutels 1 b in den Bioreaktor 1 a eingebracht werden, in dem sie gelagert, temperiert und/oder durchmischt und bestrahlt werden können. In einem solchen Behälter 1 des (Photo-)Bioreaktors können unterschiedliche photoreaktive Prozesse bzw. Reaktionen innerhalb des biologischen Mediums 8 ausgelöst werden.
Ein Behälter 1 , 1 b kann ein Bestandteil eines Bioreaktors 1a und/oder eines Fermenters sein. Beispielweise kann ein Behälter auch Bestandteil eines Lebensmitteltanks bzw. Lebensmittelfasses oder eines Silos oder eines Speichers sein. Ein Behälter 1 , 1 b kann auch Bestandteil eines Laborgeräts, insbesondere eines chemischen Laborgeräts sein. Beispielsweise kann ein Behälter eine Säule zur Säulenchromatographie sein.
Eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 kann beispielsweise bevorzugt aus einem weichen Kunststoff als flexible und/oder dehnbare und/oder faltbare und/oder bewegliche Tasche (im Sinne eines Beutels bzw. einer Tasche) ausgebildet sein. Eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche 11 kann jedoch auch ein hohles und im Wesentlichen durchsichtiges Rohr aus einem Glas und/oder einem harten Kunststoff bzw. Harz sein, welches zur mehrfachen Verwendung ausgelegt und sterilisierbar sein kann.
Als Medium 8 bzw. Medien 8 werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere Flüssigkeiten, Gase, Suspensionen, Dispersionen, Puffer und/oder Zellkulturbrühen angesehen. Medien 8 können ferner auch Feststoffe, wie beispielsweise Pulver, Granulat, gepresste Pellets, Partikel, Körner, sowie Mischungen daraus umfassen. Ein Medium 8 kann entsprechend unterschiedliche Bestandteile mit gleichem oder unterschiedlichem Aggregatszustand , beispielsweise eine Emulsion oder eine Dispersion umfassen.
Ein photoreaktives bzw. photosensitives bzw. lichtempfindliches Medium kann insbesondere biochemische Materialien, insbesondere biologische Materialien umfassen. Beispielsweise kann ein solches Medium Pflanzen, insbesondere Algen und Mikroalgen und/oder Bakterien, insbesondere Purpubakterien und/oder Cyanobakterien, Pilze, pflanzliche und/oder tierische Zellen, beispielsweise Mooszellen, Eukaryoten und/oder Prokaryoten, sowie entsprechende Mischungen daraus umfassen. Es können sogar ganze Pflanzen, wie Wasserlinsen und/oder Gewebebesta ndtei le im Medium beispielsweise in einer Suspension enthalten sein. Durch die Bestrahlung kann ein biochemischer Prozess, insbesondere die Photosynthese in Zeilen ausgelöst werden. Bevorzugt handelt es sich bei den Medien um Stoffe, die biologische Prozesse durchlaufen, insbesondere handelt es sich um heterotrophe, phototrophe und/oder mixotrophe Prozesse.
Unter den Begriff photoreaktiver bzw. photosensitiver bzw. lichtempfindlicher Stoff fallen im Allgemeinen Moleküle und Atome, sowie größere Bausteine aus Molekülen und/oder Atomen, beispielsweise Makromoleküle oder Quantum Dots, welche auf eine Bestrahlung mit Licht bzw. elektromagnetischen Wellen mittels einer chemischen und/oder biologischen und/oder biochemischen und/oder physikalischen Reaktion regieren. Insbesondere umfassen Medien, beispielsweise die zuvor genannten, Proteine, welche photochemische Prozesse durchlaufen durch die Einstrahlung von Licht. Beispielsweise enthalten Pflanzen, Algen sowie Cyanobakterien sogenannte Komplexe, also Proteine in Lipid-/Zellmembranen, die für den Umsatz der Photosynthese verantwortlich sind.
Im Allgemeinen kann es sich bei photoreaktiven bzw. photosensitiven bzw. lichtempfindliche Stoffen beispielsweise um photosensitive Proteine handeln. Bei photochemischen Reaktionen können ferner auch Azobenzene, Wasserstoffperoxid, fluoreszierende und/oder phosphorisierende Stoffe, quantum dots, Graphene oder andere Stoffe beteiligt sein.
Die hier verwendeten Begriffe photoreaktiver Stoff, photosensitiver Stoff und fichtempfindlicher Stoff haben im Wesentlichen dieselbe Bedeutung und meinen beispielsweise zuvor genannte Stoffe, die mittels Lichteinstrahlung bzw. Lichteinwirkung reagieren können. Insbesondere sind derartige photoreaktive bzw. photosensitive bzw. lichtempfindliche Stoffe gemeint, welche jeweils eine photochemische insbesondere photo-biochemische Reaktion unterlaufen. Es können solche photoreaktiven bzw. photosensitiven bzw. lichtempfindlichen Stoffe gemeint sein, welche photochemische Prozesse, wie die Photosynthese betreiben und dabei verschiedene Stufen bzw. Zustände reversibel durchlaufen. Es können aber auch solche Stoffe gemeint sein, welche Edukte sind, die sich mittels Lichteinstrahlung zu Produkten umwandeln. Die photochemische Reaktion kann in Stufen verschiedener photochemischer Reaktionen oder in Stufen verschiedener Reaktion mindestens umfassend eine photochemische Reaktion erfolgen. Auch physikalische und/oder biologische Reaktionen bzw. Phänomene von dem Begriff „Reaktion" umfasst sein. Beispielswelse kann eine elektromagnetische (Wärme-)Strahlung dazu führen, dass der Druck und/oder innerhalb eines Behälter-Innenraums steigt, was wiederum die photochemische Reaktion beeinflussen kann.
Unter einer photochemischen Reaktion versteht man typischerweise solche chemische Reaktionen, welche unter Einwirkung bzw. Absorption bzw. Einstrahlung von Licht bzw. elektromagnetischer Strahlung initiiert bzw. ausgelöst bzw. angetrieben werden. Dazu ist in der Regel eine Absorption von Licht bzw. eiektromagnetsicher Strahlung durch ein Molekül oder Atom, welches an der photochemischen Reaktion teilnimmt, nötig. Dies bedeutet, dass, die Wellenlänge bzw. Frequenz des verwendeten Lichts auf das Absorptionsverhalten des Moleküls abgestimmt werden muss. Dies betrifft im Wesentlichen eine unmittelbare bzw. direkte photochemische Reaktion. Es gibt jedoch auch photochemische Reaktionen bzw. Photoreaktionen, bei denen zunächst ein sogenannter Photosensibilisator mittels Licht angeregt wird und dieser dann Energie auf Moleküle überträgt, welche an eine : chemischen Reaktion, beispielsweise an einer endotherm ischen Reaktion teilnehmen. Derart kann eine chemische Reaktion indirekt ausgelöst werden. Ein Prozess, .· beispielsweise ein chemischer Prozess kann eine oder mehrere Reaktionen umfassen, insbesondere eine photochemische Reaktion. Durchläuft ein Medium 8 einen Prozess, so kann man sagen, dass das Medium 8 prozessiert wird, also von einem Anfangszustand durch eine oder mehrere .Reaktionen in einen Endzustand überführt wird. Das Medium 8 kann zu Beginn ein oder mehrere Edukte umfassen oder sein und am Ende des Prozesses kann das Medium 8 ein oder mehrere Produkte umfassen oder sein.
Beispielsweise kann eine solche photochemische Reaktion eine oder mehrere aus: Abspaltungen bzw. Bindungshomolysen bzw. Fragmentierung von Molekülen, Photoisomerisierungen, Elektozyklische Reaktionen, Umlagerungen, lichtinduzierte Kettenreaktionen, Photo-Fries- Verschiebungen, Isomerisierungen, beispielsweise cis- trans-lsomerisierungen, biologische Photoreaktionen und photophysikalische Prozesse, insbesondere Chlorierungen, elektnocyclische Reaktionen, Nitrosylationen, Oxychlorierungen, Oxidationen, katalysierte Oxidation, sensibilisierte Oxidation, kationische Polymerisation, radikalische Polymerisation, Sulfochlorierungen, Sulfoxidationen. Oft werden bei solchen Reaktionen Änderungen elektronischer Zustände in Molekülen und Atomen durch die Absorption von Licht bzw. Photonen bzw. elektromagnetischer ■ Strahlung hervorgerufen bzw. ausgelöst. Besonders hervorzuheben ist beispielsweise die Photosynthese, besonders die anoxygene Photosynthese oder die oxygene Photosynthese biologischer Stoffe. An der Photosynthese sind besondere Proteine beteiligt, welche beispielsweise in pflanzlichen oder bakteriellen Stoffen vorliegen oder aus pflanzlichen oder bakteriellen Quellen gewonnen werden können. Konkret könnte beispielsweise ein Medium eine oder mehrere Arten von Algen umfassen, welche Licht aufnehmen, um die Photosynthese zu betreiben.
Die Absorption von Licht bzw. elektromagnetsicher Strahlung führt im Wesentlichen, auch in Photo-Biochemischen Prozessen, zu energetisch und/oder elektronisch angeregten Zuständen, die wegen der Anregungsenergie (bio)chemische Reaktionen eingehen können. Chemische Umwandlungen können dabei mit photophysikalischen Deaktivierungsprozessen wie der Photoemission aus dem angeregten Singulett- Zustand (Fluoreszenz) oder aus dem Triplett-Zustand (Phosphoreszenz) sowie der strahlungslosen Deaktivierung konkurrieren.
Der Begriff des sichtbaren Wellenlängenbereichs betrifft die Wellenlängen des Lichtes, welche für einen Menschen im Wesentlichen sichtbar sind, insbesondere zwischen etwa 380 nm bis etwa 780 nm. Der Begriff des unsichtbaren Welienlängenbereichs betrifft die Wellenlängen des Lichtes, welche für einen Menschen im Wesentlichen unsichtbar sind, beispielsweise Wellenlängen, die kürzer als etwa 380 nm oder länger als etwa 780 nm sind. Der hier verwendete Begriff des Lichtes beschränkt sich nicht auf den sichtbaren spektralen Bereich, sondern betrifft vielmehr elektromagnetische Strahlung im Allgemeinen. Eine „transparente Wandung" kann durchlässig bzw. transparent für zumindest ein Teil des Lichts dieser Wellenlängen bzw. dieser Frequenzbereiche sein. Der Begriff einer„durchsichtigen Wandung" beschränkt sich oft auf eine Lichtdurchlässigkeit von Licht eines zumindest teilweise sichtbaren Spektrums. Eine„transparente Wandung" kann hingegen transparent für sichtbares und/oder unsichtbares Licht sein.
Ein Leuchtmittel 15 kann beispielsweise eine Lichtquelle 15d sein. Ein Leuchtmittel 15 kann auch ein Lichtleiter 15b bzw. Lichtwellenleiter bzw. eine optische Faser sein, welcher bzw. welche lediglich das von einer Lichtquelle 15d emittierte Licht an einen bestimmten Ort transportiert bzw. transportieren, wo es dazu genutzt wird, beispielsweise ein Medium 8 zu bestrahlen. In anderen Worten kann es sich bei dem hier verwendeten Begriff des Leuchtmittels 15 um eine Licht-erzeugende Quelle 15d bzw. eine Lichtquelle 15d handeln oder es kann sich alternativ, dabei um ein Lichttransportierendes und insbesondere ein Licht-emittierendes Mittel, wie eine optische Faser bzw. ein Lichtleiter 15b handeln. Die hier verwendeten Begriffe Leuchtmittel 15 und Lichtquelle 15d unterscheiden sich lediglich darin, dass ein in dieser Beschreibung verwendeter Begriff des Leuchtmittels 15 ein Oberbegriff darstellt, der den Begriff der Lichtquelle 5d jedoch umfasst. Das Leuchtmittel 15 zeichnet sich im Wesentlichen dadurch aus, dass dieses Licht emittiert, insbesondere im direkten Umfeld des Mediums 8, jedoch nicht zwingenderweise das Licht auch selbst erzeugt. Allgemein werden im Folgenden Leuchtmittel 15 und Lichtquellen 15d auch als Licht-emittierende Elemente bezeichnet.
Lichtquellen 15d, insbesondere Lichtquellen für die sogenannte„photosynthetic active radiation", die in der Photochemie, insbesondere in der Photo-Biochemie und/oder für die Photosynthese genutzt werden, können im Allgemeinen in kontinuierliche und diskontinuierliche Strahler unterteilt werden. Bei der Auswahl der Lichtquelle 15d spielt auch die benötigte Leistung eine Rolle. Insbesondere kommen Lichtquellen 15d zum Einsatz, die eine Leistung von etwa 0,1 Watt bis etwa 10000 Watt, insbesondere von etwa 5 Watt bis etwa 6000 Watt und bevorzugt von etwa 1500 Watt bis etwa 5000 Watt aufweisen. Es kommen auch Lichtquellen 15d zum Einsatz, die eine Leistung von etwa 0,1 Watt/m2 bis etwa 10000 Watt/m2, insbesondere von etwa 5 Watt/m2 bis etwa 6000 Watt/m2 und bevorzugt von etwa 1500 Watt/m2 bis etwa 5000 Watt/m2 aufweisen. Sonnenlicht kann eine Leistung von etwa 500 bis etwa 2000 Watt/m2 haben. Prinzipiell sollte die Beleuchtung eines Bioreaktors insbesondere für die Kultivierung im Hochzelldichtebereich die gleiche oder bevorzugt jedoch eine höhere Leistung aufweisen.
Kontinuierliche Lichtquellen 15d können Licht emittieren, welches einen breiten Welleniängenbereich aufweisen kann. Oft werden schwarze Strahler verwendet. Sogenannte schwarze Strahler können beispielsweise die Sonne oder Glühlampen sein. Die Frequenzspektren schwarzer Strahler zeichnen sich durch eine sehr weite bzw. breite spektrale Verteilung aus. Die spektrale Verteilung kann vom Infraroten, insbesondere dem Ferninfraroten Bereich (Wärmestrahlung) über das sichtbare Frequenzspektrum bis hin in den (nahen) UV-Bereich reichen. Die UV-Anteile solcher schwarzer Strahler können jedoch gering sein, weshalb für die Photosynthese bzw. - chemie oft auch andere Lichtquellen zusätzlich eingesetzt werden, welche auch einen Frequenzbereich abdecken, der zumindest teilweise einen UV-Bereich abdeckt bzw. umfasst. Als kontinuierliche Strahler im UV-Bereich eignen sich beispielsweise Gasentladungslampen auf Basis von Wasserstoff/Deuterium oder von Edelgasen.
An einer beliebigen Position innerhalb des Behälters kann ein Lichtstrom beispielsweise einen Wert von etwa 10 Lumen bis etwa 10000 Lumen, insbesondere von etwa 100 Lumen bis etwa 7000 Lumen und bevorzugt von etwa 500 Lumen bis etwa 6000 Lumen haben. Eine .Lichtmenge" bzw. die „Menge des Lichtes", insbesondere die Lichtsumme bezüglich der PAR („photosynthetic active radiation"), bewertet die Strahlung von 400-700 nm, dem spektralen Bereich, der von Pflanzen aktiv, insbesondere zur Photosynthese genutzt wird. Die esseinheit dieser Lichtsumme des PAR ist mol/(s-m2). Beispielsweise kann eine Lichtsumme von etwa 40 bis etwa 200 pmo!/m2s emittiert werden.
Die Beleuchtung kann beispielsweise mittels einer gepulsten Beleuchtung beispielsweise stroboskopisch erfolgen. Dadurch entsteht ein„flashing light effect" bzw. ein Blitzlichteffekt. Der„flashing light effect" sorgt dafür, dass es zu einer verbesserten Photosynthese in der Zelle kommt, wenn die Zeilen nur kurzen Lichtblitzen statt Dauerlicht ausgesetzt werden. Der„flashing light effect" bzw. der Blitzlichteffekt kann durch geeignetes Durchmischen im Photobioreaktor erreicht werden, denn Licht hat nur eine geringe Eindringtiefe in die Kultur und durch die geeignete Beleuchtungsdauer, die durch entsprechendes Durchmischen gelingt (u.a. mit Hilfe von Baffles oder beleuchteten Baffles in SU Bioreaktor zum Standard-Antrieb) können die Zellen zwischen heilen und dunklen Zonen im Bioreaktor zirkulieren und so durch den „flashing light effect" schneller wachsen. Insbesondere kann ein Einweg-Behälter mit Rührvorrichtung derart mit Licht-emittierenden Flächen ausgestattet sein, dass der besagte „flashing light effect" bzw. der Blitzlichteffekt durch eine geeignete Durchmischung und dadurch geeignete Beleuchtungszeiten der Zellen und/oder Bakterien und/oder Algen erzielt werden können. Alle genannten Formen zur Erzeugung Licht-emittierender Flächen können diesbezüglich insbesondere in einem Einweg-Behälter/-Biorektor kombiniert werden.
Eine Lichtquelle 15d kann allgemein einen Laser, eine Diode, einen Globar, eine Nernstlampe, eine Bogenlampe, eine Glühlampe, einen Leuchtstoff, eine Leuchtdiode 15e (LED) und/oder ein anderes Licht emittierendes Mittel umfassen. Ferner kann auch Sonnenlicht eingefangen und/oder gebündelt und in den Behälter-Innenraum geleitet werden. Somit kann auch die Sonne als Lichtquelle dienen.
Lichtquellen 15d können bevorzugt elektromagnetische Strahlung emittieren, welche zumindest teilweise in einem für den Menschen sichtbaren Frequenzbereich liegt. Zusätzlich oder alternativ können Lichtquellen 15d auch Licht einer Wellenlänge bzw. Frequenz emittieren, welche zumindest teilweise oder vollständig außerhalb des für den Menschen sichtbaren Frequenzbereichs liegt. Beispielsweise können Lichtquellen 15d ein Licht emittieren, welches eine Frequenz im UV-Bereich und/oder im Infrarot- Bereich aufweist. Insbesondere können Lichtquellen 15d ein Licht eines breiten Frequenzspektrums emittieren. Alternativ kann eine Lichtquelle 15d, beispielsweise ein Läser, auch ein bezüglich der Frequenz sehr schmalbandiges Licht emittieren.
Ein Bioreaktor gemäß einem der genannten Aspekte kann ferner ein aktives und/oder passives Temperier-system umfassen, welches beispielsweise Wärme ab- und/oder zuführen kann. Dies kann insbesondere dazu dienen, dass eine Überhitzung von lebenden Organismen in dem Medium durch starke Bestrahlung verhindert wird.
Bezugszeichen Behälter
' Behälterboden
" Behälterdeckel/Behälterdecke
a Bioreaktor
b Einweg-Beutel
Antriebsvorrichtung
Rührelement
Behälterhülle
' Umfangswandung der Behälterhülle
a Behälterhüilen-Innenfläche
b Behälterhüllen-Außenfläche
c Behälter-Türwandung
Rührfortsatz/Rotorblatt
Antriebsseitige Lagerung
Gegenlagerung
Medium/Biologisches Medium
Rührwelle
a Rührwellen-Hohlraum
b Rührwellen-Wandung
0 Axiale Drehstrommaschine
1 Leuchtmittel-Aufnahmetasche
1 a Leuchtmittel-Aufnahmetaschen-Wandung/Taschen-Wandung 2 Leuchtmitteiöffnung
2a Leuchtmitteiöffnung in der Behälterwand
2b Leuchtmitteiöffnung in dem Behälterdeckel/in der Behälterdecke3 Leitung
4 Elektromagnetische Strahiung Licht
5 Leuchtmittel/Licht-emittierendes Mittel 15a Licht-emittierender Stab
15b Licht-emittierende Faser/Lichtleiter
15c Licht-emittierende Folie
15d Lichtquelle
15e Licht-emittierende Diode
15f Leuchtmittei oder Lichtquelle angebracht an Behälterhülle von der Außenseite
16 Behälter-Zugang/Port/Behälter-Tür
16a Ventil
16b Zugangsrohr
17 Behälter-Innenwand-Strukturierung
18 Schlauch
19 Sensor
20 Rohr
21 Gerüst/Gestell
22 Behälter-Innenraum/ Behäiter-I nnenvolumen
23 Zulauf/Ablauf
24 Rollen
25 Befestigungsmittel an Leuchtmittel
26 Befestigungsmittel an Behälter
27 gegenüber einer unstrukturierten Behälterhüllen-Innenfläche vergrößerte Fläche
28 Elektronisch steuernde/regelnde Recheneinheit
29 Anbringungsvorrichtung für Licht-emittierende Fasern an einem Stab
29' Ring der Anbringungsvorrichtung
A Außenseite
a Licht-emittierender Behälter-Innenwandungsabschnitt
AE Aufnahme-Eingang der Leuchtmittel-Aufnahmetasche
BH Behälter-Höhe
BB Behälter-Breite
b Licht-emittierender Behälter-Innenwandungsabschnitt
c Licht-emittierender Rotorblattabschnitt
d Licht-emittierender Rotorblattabschnitt ; e Licht-emitiierender Rotorblattabschnitt
E Ende der Leuchtmittel-Auf nahmetasche
G Griff
I Behälter-Innenseite
L Linke Seite
LA Längsachse eines Licht-emittlerenden Stabs
O Obere Kante des Behälters
R Rechte Seite
T Taschen-Innenseite
TL Taschen-Länge
V Taschen-Innenvolumen

Claims

Patentansprüche
1. Behälter (1 , 1 b), insbesondere Behälter (1 , 1 b) eines Bioreaktors (1a), mit einem Behälter-Innenraum (22) ausgelegt zum Befüllen mit einem Medium (8), das einen photoreaktiven Stoff umfasst, zum zumindest teilweisen Auslösen mindestens einer photochemischen Reaktion, insbesondere einer Photosynthese des
photoreaktiven Stoffs, umfassend:
eine Behälterhülle, welche den Behälter-Innenraum (22) umgibt und zumindest eine Leuchtmittelöffnung (12) zum Einführen zumindest eines
Leuchtmittels (15, 15a, 5b, 5c, 15d, 15e) durch die Behälterhülle in einen Bereich des Behälter-Innenraums (22) aufweist; und
mindestens eine, zumindest teilweise für eine elektromagnetische Strahlung (14) transparente Leuchtmittel-Aufnahmetasche (11 ), welche an der zumindest einen Leuchtmittelöffnung (12) zumindest teilweise innerhalb des Behälter-Innenraums (22) angeordnet und dazu ausgelegt ist, das zumindest eine Leuchtmittel (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) von einer Außenseite (A) durch die zumindest eine
Leuchtmittelöffnung (12, 12a, 12b) zumindest teilweise aufzunehmen, so dass das Medium (8) zumindest teilweise derart durch das zumindest eine Leuchtmittel bestrahlt werden kann, dass die photochemische Reaktion des photoreaktiven Stoffs mittels einer von dem zumindest einen Leuchtmittel (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) emittierten elektromagnetischen Strahlung (14) ausgelöst werden kann,
wobei das zumindest eine Leuchtmittel (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) durch die zumindest eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche (11) gegenüber dem Medium (8) isoliert ist.
2. Behälter (1 , 1 b) nach Anspruch 1 , wobei die Behälterhülle eine
Behälterwandung, einen Behälterboden und einen abnehmbaren Behälterdeckel umfasst, wobei die zumindest eine Leuchtmitteiöffnung (12) im Behälterdeckel ausgebildet ist.
3. Behälter (1 , 1 b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Behälter (1 , 1 b) ein Einweg-Behälter ist, insbesondere ein Einweg-Behälter eines Bioreaktors.
4. Behälter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Behälter (1 ) ein Mehrweg-Behälter ist, insbesondere ein Mehrweg-Behälter Bioreaktors.
5. Behälter (1 , 1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Leuchtmittel-Aüfnahmetasche (11 ) dazu ausgelegt ist, ein Leuchtmittel (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) umfassend einen Licht-emittierenden Stab (15a), eine Lichtemittierende Faser bzw. einen Lichtleiter (15b), eine Licht-emittierende Diode (15e) und/oder eine Lichtquelle, insbesondere eine Lampe und bevorzugt eine
röhrenförmige Lampe von der Außenseite (A) durch die Leuchtmittelöffnung (12) zumindest teilweise aufzunehmen.
6. Behälter (1 , 1 b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Leuchtmittel-Aufnahmetasche (11 ) aus einem gleichen Material wie die Behälterhülle (4), insbesondere aus einem transparenten Kunststoff,
vorzugsweise einstückig ausgebildet ist.
7. Behälter (1 , 1 b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Behälter (1 , 1 b) zumindest teilweise, insbesondere vollständig sterilisierbar ist.
8. Behälter (1 , b) nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter umfassend ein stabförmiges Element, insbesondere eine Rührwelle (9), wobei an dem stabförmigen Element das Leuchtmittel (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e), insbesondere ein Lichtleiter (15b), insbesondere mittels einer Wicklung angeordnet ist.
9. Behälter (1 , 1 b), insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Behälter-Innenraum (22) ausgelegt zum Befüllen mit einem Medium (8), das mindestens einen photoreaktiven Stoff umfasst, und ausgelegt zum zumindest teilweisen Auslösen mindestens einer photochemischen Reaktion, insbesondere einer Photosynthese des photoreaktiven Stoffs, umfassend ein Rührelement (3), das eine Rührwelle (9) mit einem Rührwellen-Hohlraum (9a) und einer zumindest teilweise transparenten Rührwellen-Wandung (9b) aufweist, wobei der Rührwellen-Hohlraum (9a) ein Leuchtmittel (15) aufnehmen kann und die Rührwellen-Wandung (9b) dazu ausgelegt ist, dass das Leuchtmittel (15) eine elektromagnetische Strahlung durch die Rührwellen-Wandung (9b) in den Behälter-Innenraum (22) emittieren und die photochemische Reaktion des photoreaktiven Stoffs des Mediums auslösen kann.
10. Behälter (1 , 1 b) nach Anspruch 9, wobei ein Leuchtmittel (15) einen Lichtemittierenden Stab (15a), eine Licht-emittierende Faser bzw. einen Lichtleiter (15b), eine Licht-emittierende Diode (15e) und/oder eine Lichtquelle (15d), insbesondere eine Lampe und bevorzugt eine röhrenförmige Lampe, umfasst.
1 1. Behälter (1 , 1 b) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, umfassend eine
Behälterhüllen-Innenfläche (4a), welche eine Behälter-Innenwand-Strukturierung (17) umfasst, die dazu ausgelegt ist,
eine bezüglich einer unstrukturierten glatten Behälterhüllen-Innenfläche (4a) vergrößerte Fläche (27) zu bilden und das Leuchtmittel (15) an oder in der Behälter- I nnenwand-Strukturierung (17) aufzunehmen; und/oder
ein Ström ugsprofil eines Mediums in dem Behälter-Innenraum zu
beeinflussen.
12. Verfahren zum zumindest teilweisen Auslösen mindestens einer
photochemischen Reaktion, insbesondere einer Photosynthese eines photoreaktiven Stoffs in einem Medium (8) umfassend die folgenden Schritte:
- Anordnen mindestens einer, zumindest teilweise für eine
elektromagnetische Strahlung (14) transparente, Leuchtmittel- Aufnahmetasche (1 1) an einer Leuchtmittelöffnung (12) und zumindest teilweise innerhalb des Behälter-Innenraums (22);
- Zumindest teilweises Aufnehmen eines Leuchtmittels (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) durch der Leuchtmittel-Aufnahmetasche (1 1 ) von einer Außenseite (A) durch die Leuchtmittelöffnung (12);
- Befüllen eines Behälter-Innenraumes (22) eines Behälters (1 , 1b),
insbesondere eines Behälters (1 , 1 b) eines Bioreaktors (1 a) mit dem Medium (8);
- Isolieren des Leuchtmittels (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 5e) durch die Leuchtmittel-Aufnah metasche (11 ) gegenüber dem Medium (8); und
- zumindest teilweises Bestrahlen des Mediums (8) mit dem Leuchtmrttel derart, dass die photochemische Reaktion des photoreaktiven Stoffs mittels einer von dem Leuchtmittel (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) emittierten elektromagnetischen Strahlung (14) ausgelöst wird.
13. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 12, zum zumindest teilweisen Auslösen mindestens einer photochemischen Reaktion, insbesondere einer
Photosynthese eines photoreaktiven Stoffs in einem Medium (8) umfassend die folgenden Schritte:
- Anordnen mindestens eines Rührelementes (3) umfassend zumindest eine Rührwelle (9) mit einem Rührwellen-Hohlraum (9a) und einer zumindest teilweise transparenten Rührwellen-Wandung (9b) zumindest teilweise innerhalb des Behälter-Innenraums (22);
- Anordnen mindestens eines Leuchtmsttels (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) zumindest teilweise innerhalb des Rührwellen-Hohlraums (9a);
- Befüllen eines Behälter-Innenraumes (22) eines Behälters (1 , 1b),
insbesondere eines Behälters (1 , 1 b) eines Bioreaktors (1a) mit dem Medium (8);
- zumindest teilweises Bestrahlen des Mediums (8) mit dem Leuchtmittel durch die Rührwellen-Wandung (9b) derart, dass die photochemische Reaktion des photoreaktiven Stoffs mittels einer von dem Leuchtmittel (15, 15a, 15b, 15c, 15d, 15e) emittierten elektromagnetischen Strahlung (14) ausgelöst wird.
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