化學反應器中的濕度控制的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請
[0002] 本申請要求以下申請的優(yōu)先權：2012年10月26日提交的題為"Humidity Control in Chemical Reactors" 的美國臨時專利申請序列 No. 61/719,085 ;2013年 8 月 23日提交的題為"Humidity Control in Chemical Reactors"的美國臨時專利申請序列 No. 61/869, 118;以及 2013 年 10 月 23 日提交的題為"Humidity Control in Chemical Reactors"的歐洲申請No. 13306464. 2,上述申請中的每個申請的全部內容通過參引并入本 文以用于所有目的。
技術領域
[0003] 本發(fā)明總體上描述了用于控制化學反應器中的濕度的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0004] 目前人們對開發(fā)用于培養(yǎng)細胞（例如用于生物制藥）的小容積生物反應器抱有巨 大興趣?？刂七@樣的反應器中的液位會具有挑戰(zhàn)性。例如，反應器中的液體培養(yǎng)基的少量 蒸發(fā)可能導致體積的相對大的改變，其可能不利地影響生物反應器操作。因此期望用于控 制這樣的化學反應器中的濕度的改進的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明總體上描述了對化學反應器中的濕度的控制及其相關系統(tǒng)和方法。某些實 施方案涉及對輸氣導管中的濕度的控制。在一些情況下，本發(fā)明的主題涉及相關產(chǎn)品、特定 問題的替選解決方案以及/或者一個或更多個系統(tǒng)和/或制品的多種不同用途。
[0006] 在某些實施方案中，提供了一種反應器系統(tǒng)。在一些實施方案中，反應器系統(tǒng)包 含：反應器腔室；反應器腔室進氣導管，其配置成將氣體通過反應器腔室進氣口輸送到反 應器腔室中；流量控制機構，其配置成通過所述反應器腔室進氣導管的氣體流量調節(jié)成等 于或小于約每秒1毫升的速率；以及增濕器，其配置成對通過反應器腔室進氣導管輸送的 氣體進行增濕，該增濕器定位在流量控制機構與反應器腔室進氣口之間。
[0007] 在一些實施方案中，反應器系統(tǒng)包含：反應器腔室；反應器腔室出氣導管，其配 置成將氣體通過反應器腔室出氣口輸送出反應器腔室；流量控制機構，其配置成通過所 述反應器腔室出氣導管的氣體流量調節(jié)成等于或小于約每秒1毫升的速率；以及集液器 (liquid trap)，其配置成移除反應器腔室出氣導管內的氣體中的液體蒸氣，該集液器定位 在流量控制機構與反應器腔室出氣口之間。
[0008] 在某些實施方案中，反應器系統(tǒng)包含：反應器腔室，其包括液體子腔室、氣體子腔 室以及透氣柔性膜，所述液體子腔室配置為容納包含至少一種生物細胞的液體生長培養(yǎng) 基；所述氣體子腔室配置為容納液體生長培養(yǎng)基上方的氣體頂部空間；所述透氣柔性膜將 液體子腔室與氣體子腔室隔開。在某些實施方案中，反應器系統(tǒng)包含：進氣導管，其配置成 將氣體輸送到氣體子腔室中；出氣導管，其配置成將氣體輸送出氣體子腔室；以及反應器 腔室外部的氣體旁路導管，其連接進氣導管與出氣導管。
[0009] 某些實施方案涉及操作反應器的方法。在某些實施方案中，該方法包括提供反應 器腔室，反應器腔室包含：液體子腔室，其配置為容納包含至少一種生物細胞的液體生長培 養(yǎng)基；氣體子腔室，其配置為容納液體生長培養(yǎng)基上方的氣體頂部空間；以及柔性膜，其將 液體子腔室與氣體子腔室隔開。在一些實施方案中，該方法包括：將氣體通過進氣導管從氣 源輸送至氣體子腔室以使透氣柔性膜變形，使得液體至少部分地從液體子腔室中移除；減 少向氣體子腔室的氣體供給，使得柔性膜朝著其原始位置恢復；通過連接至進氣導管并且 在反應器腔室外部的氣體旁路輸送來自氣源的氣體，以將來自進氣導管的液體移除；以及 至少第二次將來自氣源的氣體供給至氣體子腔室以使透氣柔性膜變形，使得液體至少部分 地從液體子腔室中排出。
[0010] 在結合附圖考慮的情況下，根據(jù)下面對本發(fā)明的各種非限制性實施方案的詳細描 述，本發(fā)明的其他優(yōu)點和新穎特征將變得明顯。在本說明書與通過引用而被并入的文獻包 括沖突和/或不一致的公開內容的情況下，應以本說明書為準。
【附圖說明】
[0011] 將參照附圖以示例的方式描述本發(fā)明的非限制性實施方案，所述附圖是示意性的 且并不意在按比例繪制。在附圖中，所示的每個相同或幾乎相同的部件通常用同一編號表 示。為了清楚的目的，并未在每個附圖中標記每一個部件，并且在示圖對于使得本領域普通 技術人員能夠理解本發(fā)明不是必需的情況下，也未示出本發(fā)明的各個實施方案的每一個部 件。在附圖中：
[0012] 圖1為根據(jù)某些實施方案的反應器系統(tǒng)的橫截面示意圖；
[0013] 圖2A至圖2C為根據(jù)一組實施方案的反應器腔室及其操作模式的橫截面示意圖；
[0014] 圖3為包括串聯(lián)布置的多個反應器腔室的反應器系統(tǒng)的底視橫截面示意圖；
[0015] 圖4A至圖4B為根據(jù)某些實施方案的A)具有長路徑的反應器系統(tǒng)的橫截面示意 圖，以及B)具有短路徑的反應器系統(tǒng)的橫截面示意圖；
[0016] 圖5為根據(jù)某些實施方案的反應器系統(tǒng)的橫截面示意圖；
[0017] 圖6為根據(jù)一組實施方案的用于反應器系統(tǒng)的氣體歧管的橫截面示意圖；
[0018] 圖7為根據(jù)一些實施方案的用于反應器系統(tǒng)的氣體歧管的橫截面示意圖；以及
[0019] 圖8為根據(jù)某些實施方案的反應器系統(tǒng)的照片。
【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明總體上描述了對化學反應器中的濕度的控制及其相關系統(tǒng)和方法。在某 些實施方案中，可以控制輸氣導管內和腔室內的濕度以抑制氣體輸送路徑中的不期望的凝 結。通過抑制氣體輸送路徑中的凝結，可以限制（或消除）這樣的路徑的堵塞，使得可以更 容易并且更可控地實現(xiàn)氣體的輸送。另外，還描述了用于吹掃來自化學反應器系統(tǒng)的凝結 液體的策略。
[0021] 本文中所描述的一些實施方案可以用于控制蒸發(fā)并且對反應器腔室中的液體損 失進行補償。這樣的控制和補償在甚至少量液體的損失也會不利地影響反應器性能的小容 積反應器（例如，容積為約50毫升或更少的反應器）中會特別有用。在某些實施方案中， 本文中描述的反應器包含液相（其可以包含例如用于生物細胞的液體生長培養(yǎng)基，例如本 領域的普通技術人員已知的包含必需的氨基酸和輔助因子的任何常見的細胞生長培養(yǎng)基） 和氣相（例如，包括二氧化碳、氧氣和/或惰性氣體）。如下面更加詳細描述的，在一些這樣 的實施方案中，液相和氣相可以直接接觸，而在另一些這樣的實施方案中，液相和氣相可以 通過可移動壁隔開。
[0022] 在某些實施方案中，可以將增濕器直接或間接地連接至反應器腔室的進氣口。增 濕器可以為任何這樣的容器：其中氣體是通過溫度等于或高于（例如，高至少約1°C、高至 少約5°C、高至少約10°C、高至少約20°C、高至少約30°C、或高至少約40°C (和/或在某些 實施方案中，高出達約50°C、高出達約75°C或者更多））反應器腔室中液體的溫度（例如， 在約30°C與約40°C之間）的液體輸送（例如，起泡）。增濕器可以配置成產(chǎn)生液體蒸氣含 量大于輸送到增濕器中的氣體的液體蒸氣含量的增濕器出氣流。例如，在一些實施方案中， 液體蒸氣含量大于或等于增濕器溫度飽和點的約70% (例如，大于或等于約80%、大于或 等于約90%、約100% )。
[0023] 在一些實施方案中，可以將集液器連接至反應器腔室的出氣口。集液器可以為其 中氣體通過溫度等于或低于（例如，低至少約1°C、低至少約5°C、低至少約KTC、或低至少 約20°C)反應器腔室中液體之溫度的液體輸送（例如，起泡）的任何容器。集液器可以配 置成產(chǎn)生液體蒸氣含量低于輸送到集液器中的氣體之液體蒸氣含量的集液器出氣流。例 如，氣體的液體蒸氣含量可以從約〇%至約10% (例如，從約〇%至約5% )。
[0024] 在某些實施方案中，例如，可以通過在一段時間期間用氣體沖洗管路來移除導向 反應器腔室的一個或更多個入口和/或出口的輸氣管路中的液體，其中在室的入口與出口 之間存在一個或更多個未堵塞的連接，或者其被設計成進入到室中或由于室的狀態(tài)而暫時 未堵塞。
[0025] 在某些實施方案中，通過反應器腔室的氣體的流率可以通過利用導入腔室和/或 導出腔室的輸氣導