專利名稱：用于生長(zhǎng)支撐在液體表面上的生物材料的生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用生物反應(yīng)器來(lái)保持培養(yǎng)基以及促進(jìn)生物材料的生 長(zhǎng)，并且尤其涉及用于生長(zhǎng)需要光源的生物材料(比如水生植物)的 透明生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
f
光生物反應(yīng)器是允許:光合微生物以可控的方式生長(zhǎng)的設(shè)備。授權(quán) 給Forth的美國(guó)專利No. 5,846,816 ( "Forth" ) 乂>開(kāi)了 一種生物物質(zhì)生 產(chǎn)裝置，其包括橫截面為倒三角形的透明腔室10，如Forth中的圖l 所示。延伸穿過(guò)這個(gè)腔室的是第一導(dǎo)管22，第一導(dǎo)管沿著其長(zhǎng)度具有 多個(gè)穿孔以允許將氣體引入腔室中。還有 一對(duì)連接到熱交換介質(zhì)供應(yīng) 站的熱交換導(dǎo)管26延伸穿過(guò)這個(gè)腔室。
空氣通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入的通道形成了一個(gè)區(qū)別性的流動(dòng)模式，其使得 腔室中的液體向上循環(huán)通過(guò)腔室的中央?yún)^(qū)域、跨過(guò)腔室在蓋板16下面 的上部區(qū)域、然后沿著腔室側(cè)壁20向下返回到導(dǎo)管，如Forth中的圖 3所示。蓋板包括有兩個(gè)孔28，循環(huán)氣體由此離開(kāi)腔室。表面上空氣 通道和液體循環(huán)保證了懸掛在其中的生物能暴露給光并且還防止了生 物(比如藻類(lèi))附著于腔室的壁上。
盡管Forth所公開(kāi)的生物反應(yīng)器促進(jìn)了生物的生長(zhǎng)，但是對(duì)于要 求無(wú)菌生長(zhǎng)環(huán)境的應(yīng)用來(lái)說(shuō)一般卻沒(méi)有什么用處?？壮赡馨?中雜質(zhì)的空氣開(kāi)放。這種雜質(zhì)對(duì)于必須達(dá)到美國(guó)食品及藥品管理局對(duì) 于避免雜質(zhì)的嚴(yán)格要求的藥物學(xué)應(yīng)用來(lái)說(shuō)特別令人頭疼。
另外，F(xiàn)orth所要求的液體的恒定循環(huán)妨礙了一些類(lèi)型生物的生長(zhǎng)。例如，浮萍科的完全不同的水生植物是最好在水面上生長(zhǎng)的淡水 植物。這些表面生長(zhǎng)的植物通常傾向于相對(duì)平靜的水面來(lái)支持和促進(jìn) 最佳生長(zhǎng)。
因此，有利地是具有一種用于促進(jìn)植物類(lèi)生物材料在與雜質(zhì)隔絕 的相對(duì)無(wú)菌環(huán)境中生長(zhǎng)的光生物反應(yīng)器系統(tǒng)。如果這種系統(tǒng)能夠促進(jìn) 表面生長(zhǎng)的水生植物(比如浮萍科植物)的生長(zhǎng)，那么更加有利。

發(fā)明內(nèi)容
以上優(yōu)點(diǎn)通過(guò)本發(fā)明的生物反應(yīng)器組件來(lái)獲得并且還闡述了其它 要求，這種生物反應(yīng)器組件用于保持培養(yǎng)基并支撐多種植物的生長(zhǎng)。 該組件包括有光源和容器，該容器具有允許光穿過(guò)其中并且限定出填 充有培養(yǎng)基和生物材料的儲(chǔ)存器的透光壁結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)存器的長(zhǎng)軸基本上 水平以允許儲(chǔ)存器能被部分地填充培養(yǎng)基并且限制出用于支撐植物和 其它傾向于這種支撐的生物材料的相對(duì)較大表面積。該組件還可以包 括有夾具，用于將容器分開(kāi)的壁結(jié)構(gòu)部分緊固和密封起來(lái)，并且包括 緊固到壁部分以維持無(wú)菌環(huán)境的端蓋。作為另一選擇，夾具可以限定 出貫穿的開(kāi)口，其允許各種測(cè)量和控制生物反應(yīng)器功能的設(shè)備(比如
氣體供應(yīng)噴嘴、排氣噴嘴、氣體溫度探針、pH探針、取樣導(dǎo)管、氣 體成分探針以及培養(yǎng)基溫度探針)通過(guò)。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括一種用于保持培養(yǎng)基并支撐多種植 物生長(zhǎng)的組件。該組件包括有至少一個(gè)光源和至少一個(gè)鄰近光源布置 的容器。該容器的壁結(jié)構(gòu)具有透光性以允許來(lái)自光源的光穿過(guò)并且與 其它部件一起限定出對(duì)周?chē)h(huán)境封閉的儲(chǔ)存器。儲(chǔ)存器為限定了長(zhǎng)軸 大致在其最長(zhǎng)尺寸上延伸的細(xì)長(zhǎng)形狀。在該組件中，容器的朝向使得 儲(chǔ)存器的長(zhǎng)軸相對(duì)于重力基本上處于水平面中。這樣，儲(chǔ)存器在部分
地填充有培養(yǎng)基時(shí)形成了:植物支撐于其上的相對(duì)較大的培養(yǎng)基表面。 在一個(gè)方面，壁結(jié)構(gòu)具有橫截面恒定的擠壓形狀。例如，壁結(jié)構(gòu) 可以具有圓柱形、橢圓形或矩形橫截面。管壁結(jié)構(gòu)的優(yōu)選尺寸范圍為
長(zhǎng)度介于10至50英尺并且直徑介于2至12英寸。在長(zhǎng)軸的橫截面中， 長(zhǎng)軸優(yōu)選地與基本上水平的平面對(duì)齊以進(jìn)一步最大化培養(yǎng)基表面積。例如，矩形橫截面的兩個(gè)對(duì)角可以定位為比剩余兩個(gè)對(duì)角更靠近基本 上水平的平面。
在另一個(gè)方面，可以使用多個(gè)容器，其中容器布置為垂直的堆疊 并且每個(gè)容器之間間隔開(kāi)。這個(gè)垂直的堆疊可以與電動(dòng)光源(比如作 為光源的光發(fā)射二極管或熒光燈)相結(jié)合。通過(guò)將燈定位在堆疊的兩 側(cè)上并且潛在地定位在容器之間的空間內(nèi)而將光供應(yīng)給垂直堆疊。
容器中還可以包括有一個(gè)或多個(gè)用于將壁結(jié)構(gòu)的多個(gè)部分保持起 來(lái)的夾具。夾具可以包括有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，用于插入各種取樣和控
制設(shè)備，比如氣體供應(yīng)噴嘴、排氣噴嘴、氣體溫度探針、pH探針、 取樣導(dǎo)管、氣體成分探針以及培養(yǎng)基溫度探針，其通過(guò)限定在夾具中 的開(kāi)口延伸入儲(chǔ)存器。
在另一個(gè)方面，夾具限定了被形成和設(shè)計(jì)為接收壁結(jié)構(gòu)部分的相 鄰端部的開(kāi)口。例如，夾具可以包括尺寸適于繞著夾具端部周?chē)由?的中心帶?？蛇x地，夾具可以具有一對(duì)在夾具的相對(duì)端部上間隔開(kāi)的 向內(nèi)指向的凸緣，其中凸緣被構(gòu)造成夾持壁結(jié)構(gòu)部分的端部。為了便 于夾持，壁結(jié)構(gòu)部分的端部可以向外擴(kuò)口以嚙合向內(nèi)指向的凸緣。優(yōu) 選地，每個(gè)夾具由FDA許可的復(fù)合材料構(gòu)造并且包括有硅酮密封件以 防止雜質(zhì)進(jìn)入容器。
在一個(gè)可選實(shí)施例中，容器壁結(jié)構(gòu)可限定出一個(gè)封閉的儲(chǔ)存器， 其具有至少兩個(gè)間隔開(kāi)的部分，每個(gè)所述間隔開(kāi)的部分都具有一個(gè)長(zhǎng) 軸。所述間隔開(kāi)的部分的長(zhǎng)軸處于共同的、基本上水平的平面內(nèi)。這 樣，在其中一個(gè)所述部分中部分地填充培養(yǎng)基也部分地填充了其佘部 分并且形成了植物支撐于其上的培養(yǎng)基表面。
本發(fā)明具有很多優(yōu)點(diǎn)?？偠灾?，生物反應(yīng)器組件允許以可控、 無(wú)菌且清潔的環(huán)境來(lái)從轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)臨床和商業(yè)規(guī)模數(shù)量的生物藥 品。例如，使用了限定出用于部分填充入培養(yǎng)基的儲(chǔ)存器的容器就為 表面承載的生物材料(比如浮萍植物)的大規(guī)模生產(chǎn)提供了較大的表 面積。另外，使用具有密封件的夾具來(lái)將容器壁結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分互連 并且密封住用于插入各種測(cè)量設(shè)備和供應(yīng)設(shè)備的開(kāi)口就保證了清潔且無(wú)菌的環(huán)境從而促進(jìn)藥用生物材料的生長(zhǎng)。夾具系統(tǒng)還允許很容易地 裝配和拆卸容器，以維護(hù)和修改。測(cè)量設(shè)備和供應(yīng)設(shè)備保證了儲(chǔ)存器
內(nèi)的環(huán)境被嚴(yán)格地控制以最大化其中生物材料的生長(zhǎng)和提取。


以上概述性地描述了本發(fā)明，現(xiàn)在就結(jié)合附圖，附圖并不是按比
例繪制的，并且其中
圖l是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的生物反應(yīng)器組件的側(cè)視圖2是圖1所示生物反應(yīng)器組件的正視圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的生物反應(yīng)器組件的正視圖4是本發(fā)明又一實(shí)施例的生物反應(yīng)器組件的正視圖5是利用相對(duì)較大直徑容器的本發(fā)明另一實(shí)施例的生物反應(yīng)器
組件的側(cè)一見(jiàn)圖6是利用橢圓形容器的本發(fā)明另一實(shí)施例的生物反應(yīng)器組件的 側(cè)碎見(jiàn)圖7是利用傾斜矩形容器的本發(fā)明另 一實(shí)施例的生物反應(yīng)器組件 的側(cè)^L圖8是圖l和2的生物反應(yīng)器組件中示出的一個(gè)容器的端部的側(cè) 視圖9是本發(fā)明另一實(shí)施例的夾持組件的外部帶部件的平面圖IO是用于與圖9所示的外部帶部件一起來(lái)形成夾持組件的內(nèi)部 密封部件的平面圖11是本發(fā)明另 一 實(shí)施例的生物反應(yīng)器組件的側(cè)視圖，其中容器 的壁結(jié)構(gòu)具有多個(gè)被夾具結(jié)合起來(lái)的部分；和
圖12是圖11所示生物反應(yīng)器組件的平面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖更完整地描述本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的一些 實(shí)施例(而不是所有的實(shí)施例)。實(shí)際上，本發(fā)明可以以很多不同的形 式實(shí)施并且不應(yīng)當(dāng)視為限于這里所闡述的實(shí)施例；而是，這些實(shí)施例 是提供來(lái)使得本申請(qǐng)滿足可應(yīng)用的法律規(guī)定。同樣的附圖標(biāo)記自始至終表示同樣的元件。
圖1中示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的生物反應(yīng)器組件10。生物反應(yīng) 器系統(tǒng)中包括了多個(gè)基本上水平延伸的容器11，容器由擱架12垂直 堆疊地支撐并且鄰近多個(gè)垂直延伸的燈13。每個(gè)容器11包括有透光 的圓柱形壁結(jié)構(gòu)14，其限定了用于將培養(yǎng)基保持在半滿水平的儲(chǔ)存器 15從而提供一個(gè)表面，所用表面用于支撐浮萍或其它需要光來(lái)生長(zhǎng)的 生物材料。
這里所用的詞語(yǔ)"培養(yǎng)基"涉及任何液體、凝膠、半液-半固體、 或者化合物、化學(xué)制品或營(yíng)養(yǎng)素的流體供應(yīng)物，它們用來(lái)促進(jìn)容納在 儲(chǔ)存器15中的生物的生長(zhǎng)、測(cè)試、變態(tài)或操作。因此培養(yǎng)基可以是水、 水與肥料、土壤的組合、瓊脂凝膠、泥漿或者其它有水或沒(méi)有水的成 分的其它組合，只要可以利用這里所述的設(shè)備可以誘導(dǎo)成分的一些類(lèi) 型的流動(dòng)和操作。
這里所用的詞語(yǔ)"生物材料"或"生物"說(shuō)明任何需要光以及培養(yǎng)基 供應(yīng)來(lái)支持增殖或提取(expression)的材料。優(yōu)選地，生物材料是需 要液體表面或者在液體表面上茁壯生長(zhǎng)的植物，比如浮萍科植物。其 它優(yōu)選的水生植物包括巨槐葉萍(Giant Salvinia )、 Kariba草(Kariba weed)、 7K蘚(Aquarium watermoss )、 滿江紅(Water Fern )、 卡羅 萊納蚊蕨(Carolina i^oSqwito fern )、水風(fēng)信子(water hyacinth )、 jacinthe d，eau、可變?nèi)~角果藻(Variable-leaf Pondweed )、 Waterthread Pondweed (角果藻)、軟水草(Hydrilla )、美洲澤瀉(American Water-Plantain )、 Marsh Pennywort(天胡荽)，匍旬燈心草(Creeping Rush)。這些植物和其它生物材料可以是野生植物、用于疫苗生產(chǎn)的 轉(zhuǎn)基因植物、用于人類(lèi)或動(dòng)物的治療蛋白和肽、類(lèi)藥劑營(yíng)養(yǎng)品 (neutraceutical )、小分子藥物、研究和生產(chǎn)試劑(細(xì)胞培養(yǎng)的生長(zhǎng) 因素和培養(yǎng)基添加劑)或者藥物賦形劑。
生物反應(yīng)器組件10的擱架12包括用于支撐擱架其余部分的基部 16，如圖l和2所示。具體地，基部16包括有多個(gè)置于地面或其它位 于擱架橫向端部和中央處的三個(gè)腿部元件23的底部處的其它支撐表面上的支柱22。置于腿部元件上的是水平延伸并且長(zhǎng)度基本上等于容 器ll長(zhǎng)度的支撐導(dǎo)軌24。
三個(gè)垂直支撐元件17連接到水平支撐導(dǎo)軌24的每個(gè)側(cè)面和中心 并且由此向上延伸。優(yōu)選地，垂直支撐元件17支撐為更靠近基部16 的后緣從而為支撐在懸臂式支撐元件19上的容器11提供額外的穩(wěn)定 性，支撐元件19朝著基部的前緣延伸。
每個(gè)懸臂式支撐元件19以規(guī)則的間隔安裝到垂直支撐元件的前 緣。另外，每個(gè)懸臂式支撐元件包括有位于其后表面上的固定到垂直 支撐元件19的安裝板20以及位于其前表面上的保持元件21。如圖2 所示，保持元件可以限定一個(gè)弓形上表面，其形狀和大小與容器壁結(jié) 構(gòu)14的外表面相匹配以便為容器提供相對(duì)密合的支撐。
在圖l和2所示實(shí)施例中，另一對(duì)垂直支撐元件25在水平支撐導(dǎo) 軌24的最外端處從基部的水平支撐導(dǎo)軌24向上延伸。 一對(duì)角撐板18 增強(qiáng)垂直支撐元件25中最外側(cè)的與水平支撐導(dǎo)軌24的連接。每個(gè)角 撐板18為三角形，其一邊固定到水平支撐導(dǎo)軌24，另一邊固定到垂 直支撐元件25。因?yàn)榇怪敝卧南蚝蠖ㄎ?，靠前的角撐?8的 基部邊就比靠后的角撐板的基部邊長(zhǎng)。
支撐在垂直支撐元件17、25中每個(gè)的頂端處的是另一水平支撐導(dǎo) 軌26,其長(zhǎng)度等于底部的支撐導(dǎo)軌24并且與之平行地延伸。頂部和 底部的支撐導(dǎo)軌都支撐多個(gè)燈安裝件27。燈安裝件定位在沿著導(dǎo)軌 24、 26以規(guī)則的間隔延伸的相應(yīng)對(duì)之中。這樣，每對(duì)燈安裝件能支撐 一個(gè)垂直延伸的燈13。
燈13優(yōu)選地為電能的人造光源。例如，燈光可以由光發(fā)射二極管、 熒光燈、白熾燈、鈉汽燈、金屬卣化物燈或它們的各種組合、以及其 它類(lèi)型的燈來(lái)供應(yīng)?？蛇x地，人造光源也可以用直接或間接的太陽(yáng)光 來(lái)輔助或替換。然而，人造光源由于其易于控制和定位所以是優(yōu)選的， 以使得容納在儲(chǔ)存器15中的所有浮萍或其它生物材料能獲取充分的 光以便促進(jìn)生長(zhǎng)?？梢酝ㄟ^(guò)導(dǎo)線或者現(xiàn)有技術(shù)中方便的其它方式來(lái)向 各種類(lèi)型的燈供應(yīng)電能，.因)此這里就不再另外詳細(xì)地描述。如上所述，圖1所示實(shí)施例中的燈13具有與保持在擱架12中的 容器11的大致水平朝向正交的垂直朝向(即在重力方向上)。垂直朝 向的燈13定位在容器11堆疊的一側(cè)上并且沿著容器的壁結(jié)構(gòu)14以規(guī) 則的間隔平行地間隔開(kāi)。這樣，從每個(gè)容器的一端到容器的另一端， 每個(gè)燈給每個(gè)容器11的相鄰區(qū)段提供照明。
取決于不同的因素，比如支持生長(zhǎng)所需的燈光強(qiáng)度、容器11的位 置或者儲(chǔ)存器15中培養(yǎng)基的期望溫度，燈13的各種不同構(gòu)造都是可 能的。例如，圖3示出了燈13的一個(gè)可選構(gòu)造。在這個(gè)實(shí)施例中，燈 在容器之間以間隔、平行的布置延伸。特別地，這個(gè)布置中的燈可以 在數(shù)個(gè)類(lèi)似于圖1和2所示垂直堆疊的背靠背的垂直容器堆疊的容器 之間延伸。
圖4示意性地示出了燈13的另 一可選構(gòu)造，其中燈在成對(duì)的容器 ll之間的垂直間隔內(nèi)成對(duì)地水平延伸。于是，每個(gè)燈沿著相應(yīng)的一個(gè) 容器11的長(zhǎng)度平行地延伸。定位在容器之上使得每對(duì)燈13能沿著容 器的壁結(jié)構(gòu)14的整個(gè)頂部長(zhǎng)度向下照射。這種布置可以更好地適于幾 乎都駐留在培養(yǎng)基頂面上的生物材料。
圖4所示實(shí)施例中的容器11定位在垂直堆疊的相鄰對(duì)中。這個(gè)實(shí) 施例中的擱架12包括有垂直支撐元件17，但是不是必須要有支撐導(dǎo) 軌24、 26來(lái)支撐燈13，除非需要垂直支撐元件的額外穩(wěn)定性。從垂 直支撐元件向內(nèi)延伸的是懸臂式支撐元件19(為了清楚起見(jiàn)圖4中沒(méi) 有示出)，其可以在端部連接到相鄰的垂直堆疊容器11的懸臂式支撐 元件的端部。每對(duì)燈13固定到其相應(yīng)容器11上面的懸臂式支撐元件 的保持元件21的底部。
圖4所示容器ll的相對(duì)布置也能通過(guò)將兩個(gè)圖l和2所示的生物 反應(yīng)器組件的前端布置為相鄰關(guān)系而實(shí)現(xiàn)。這種布置還將圖4所示水 平延伸的燈13與圖1和2所示的垂直延伸的燈相組合。有利地，這種 并排關(guān)系允許相鄰的垂直堆疊容器11的燈之間的重疊。
如圖4所示并排布置的垂直堆疊容器的另 一優(yōu)點(diǎn)在于提高了容器 的密度并且同時(shí)允許更容易地進(jìn)入容器和燈13以進(jìn)行維護(hù)。例如，每對(duì)垂直堆疊能間隔開(kāi)以便在它們之間提供維護(hù)通道28。另外，堆疊的 密度仍然足夠地低以使得能用方便的建筑結(jié)構(gòu)為堆疊的重量提供支 撐。如圖4所示，這樣允許了并排的堆疊定位在這種結(jié)構(gòu)的中層水平 29以及地面30上。
應(yīng)當(dāng)注意的是，這里沒(méi)有為其它實(shí)施例另外詳細(xì)地描述擱架12 的不同構(gòu)造，因?yàn)閳Dl和2所示的擱架構(gòu)造可以擴(kuò)展到在其它實(shí)施例 的相對(duì)位置中支撐容器11和燈13的擱架。還應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管擱 架12的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在圖l和2中示出，但是仍然可以有具有其它 材料、支撐元件布置等的各種可選構(gòu)造的擱架，它們?nèi)匀荒軐⑷萜鱨l 和燈13支撐在其相應(yīng)的位置中。在另一例子中，擱架12可以構(gòu)造為 具有管箍的互連螺紋桿以支撐容器11。
還應(yīng)當(dāng)注意的是，燈13和容器11的相對(duì)位置以及燈和容器的數(shù) 目可以進(jìn)^亍^修改以適應(yīng)具體的應(yīng)用。例如，更大數(shù)目的燈可以用來(lái)加 速生物材料的生長(zhǎng)，或者以更緊密的布置堆疊的更大數(shù)目容器可以用 來(lái)生長(zhǎng)更大量的生物材料。因此，燈和容器的組合并不限于上述構(gòu)造 并且仍然將落入本發(fā)明的范圍。
每個(gè)容器11的壁結(jié)構(gòu)14由透光材料構(gòu)造，這種材料允許足夠的 光通過(guò)以促進(jìn)存儲(chǔ)在其中限定的存儲(chǔ)器15中的生物材料的生長(zhǎng)。例 如，壁結(jié)構(gòu)14可以用玻璃(比如硼硅玻璃或火石玻璃)或者塑料(比 如聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、硅酮、尼龍或聚乙 烯)構(gòu)造。這些材料可以是柔性的或相對(duì)硬的。優(yōu)選地，透光材料不 僅允許一些光通過(guò)，而且還是完全透明的以促進(jìn)支持生長(zhǎng)所必須的光 完全通過(guò)。然而，根據(jù)生物材料所需或者降低儲(chǔ)存器15中熱量聚集的 要求等因素，半透明材料可以用來(lái)篩除特定的波長(zhǎng)或光強(qiáng)度。
這里的詞語(yǔ)"壁結(jié)構(gòu)"指的是至少部分限定儲(chǔ)存器15的任何元件 或者元件集合。圖1和2實(shí)施例所示的壁結(jié)構(gòu)14具有沿著長(zhǎng)度具有恒 定的圓形橫截面的圓柱形壁結(jié)構(gòu)，其在這種情況下是由于使用了由透 明材料構(gòu)造的定長(zhǎng)主干管道。優(yōu)選地，壁結(jié)構(gòu)具有2至12英寸的直徑 以及10至50英尺的長(zhǎng)度，用于浮萍科生物材料的生長(zhǎng)。這種尺寸通常允許在常規(guī)高度的房間內(nèi)堆疊4至8個(gè)容器11。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到， 只要能為生物材料的生長(zhǎng)提供適當(dāng)大的培養(yǎng)基表面，可以使用任何長(zhǎng) 度或直徑的壁結(jié)構(gòu)。
壁結(jié)構(gòu)14也可以使用其它形狀，包括具有或不具有恒定橫截面的 形狀。例如，壁結(jié)構(gòu)可以為淚珠形，或者一些構(gòu)造來(lái)滿足照明需要或 可用空間的任意或不規(guī)則形狀。然而，優(yōu)選地，其形狀選擇為最大化 存儲(chǔ)器15由壁結(jié)構(gòu)在垂直于重力方向的平面(即水平面)中形成的橫 截面部分的表面積。例如，直徑為6英寸、長(zhǎng)度為IO英尺的圓柱形橫 截面的壁結(jié)構(gòu)14 (圖2所示實(shí)施例)將在水平面上具有35平方英尺 的最大表面積(在其頂部和底部之間的中點(diǎn)處)。
增加到直徑為10英寸的圓柱形橫截面將導(dǎo)致培養(yǎng)基表面積增加 到42平方英尺，如圖5中另一實(shí)施例所示。然而，由于壁結(jié)構(gòu)14高 度增加帶來(lái)的折中就是在有限的垂直空間內(nèi)只能堆疊更少的容器。
在另 一實(shí)施例中，壁結(jié)構(gòu)14的橫截面為具有長(zhǎng)軸(即其最寬直徑) 和短軸(即其最窄直徑)的橢圓形，如圖6所示。有利地，長(zhǎng)軸在水 平面上朝向以便最大化儲(chǔ)存器15中培養(yǎng)基的頂部表面積，同時(shí)最小化 壁結(jié)構(gòu)14的高度以使得在固定的垂直空間內(nèi)能堆疊更多的容器11。 例如，水平朝向的長(zhǎng)軸為ll.l英寸并且長(zhǎng)度為IO英尺的所示橢圓形 橫截面的最大培養(yǎng)基表面積為83平方英尺。另外，相對(duì)小的高度仍然 在每個(gè)垂直堆疊中允許了大量的容器11。
在又一實(shí)施例中，壁結(jié)構(gòu)14為具有四個(gè)角的矩形橫截面，如圖7 所示。通過(guò)傾斜容器以使得兩個(gè)相對(duì)的角更靠近水平面或者處于水平 面中并且另一對(duì)相對(duì)的角更加遠(yuǎn)離水平面，就最大化了矩形壁結(jié)構(gòu)14 的水平橫截面面積。例如，長(zhǎng)度為IO英尺并且對(duì)角線長(zhǎng)為IO英寸的 矩形壁結(jié)構(gòu)14可以得到大約98平方英尺的培養(yǎng)基表面積。類(lèi)似于橢 圓形壁結(jié)構(gòu)14，仍然能在有限的垂直空間內(nèi)采用相對(duì)大量的矩形容器 11?？蛇x地，矩形壁結(jié)構(gòu)14可以布置為使得其頂部和底部與水平面對(duì) 齊。
再參考圖1和2，壁結(jié)構(gòu)14具有一對(duì)端部，其中每個(gè)端部由夾具40和端蓋41的組件來(lái)封閉。如圖8中更詳細(xì)地示出，端蓋41為透明 材料的圓板，優(yōu)選地其材料與壁材料14所用的材料相同，其抵靠著壁 結(jié)構(gòu)14的否則為開(kāi)口的端部而被保持。另外，端蓋41可以限定有一 個(gè)或多個(gè)用于讓各種隨后將更詳細(xì)描述的設(shè)備進(jìn)行操作的開(kāi)口。可選 地，如果希望，尤其是如果壁結(jié)構(gòu)14相對(duì)透明的話，端蓋41可以由 半透明或不透明材料構(gòu)造。
夾具40包括如圖9所示的外部帶部件42，其被劈分為兩個(gè)由鉸 鏈43互連的部分。與鉸鏈相對(duì)的是一個(gè)鎖閉組件，其包括安裝在一個(gè) 部分上的螺釘44以及限定在另一部分上緊固凸緣45中的螺紋開(kāi)口。 兩個(gè)部分連接起來(lái)的外部帶部件42呈圓形，其內(nèi)徑與圓柱形壁結(jié)構(gòu)的 外徑一致。這樣，外部帶部件42就能打開(kāi)來(lái)包圍壁結(jié)構(gòu)14并且隨后 通過(guò)將螺釘44緊固在緊同凸緣45中來(lái)緊固，如圖11所示本發(fā)明另一 實(shí)施例中所示。當(dāng)然，外部帶部件的大小和形狀可以變化以便與壁結(jié) 構(gòu)的各種大小和形狀(如圖5、 6和7所示)相適應(yīng)。
夾具40還包括內(nèi)部密封部件46，如圖10所示。適于圓柱形壁結(jié) 構(gòu)14實(shí)施例的內(nèi)部密封部件具有大小與壁結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑相適應(yīng)的圓柱 形環(huán)形狀，如圖8所示。具體地，密封部件46包括一對(duì)間隔跨過(guò)密封 部件主體的削邊47。每個(gè)削邊在密封部件的一個(gè)端部的外周邊周?chē)?伸并且其大小和形狀適于容納壁結(jié)構(gòu)14的端部或者端蓋41的邊緣。
密封部件可以由金屬(比如抗蝕的不銹鋼)或者FDA (美國(guó)食品及藥 物管理局)許可的復(fù)合材料(比如足夠堅(jiān)硬的乙酰共聚物)構(gòu)造以便 將端蓋41和壁結(jié)構(gòu)14壓縮為密封嚙合。
優(yōu)選地，凹陷在每個(gè)削邊47內(nèi)的是密封件48，其在所示實(shí)施例 中為具有圓形橫截面的O形環(huán)。密封件48的這種定位是有利的，因 為當(dāng)外部帶部件42被緊固在其上時(shí)，其被插入和壓縮在壁結(jié)構(gòu)14的 端部或端蓋41的邊緣之間，如圖11中單獨(dú)的實(shí)施例所示。優(yōu)選地， 這個(gè)密封件由惰性材料(比如硅酮)來(lái)構(gòu)造以保持儲(chǔ)存器15中的無(wú)菌 環(huán)境以及防止微粒污染。然而也可以使用足以保持儲(chǔ)存器15內(nèi)無(wú)菌環(huán) 境的其它類(lèi)型密封件。例如，F(xiàn)DA許可的合成橡膠材料(比如前述硅酮、聚乙烯或橡膠)可以用于密封件。
對(duì)于不同形狀和材料,的壁結(jié)構(gòu)14、端蓋41或夾具40,可以使用 不同的密封構(gòu)造。例如，由其中限定有孔的圓形坯料構(gòu)成的塾片型密 封件可以用在一個(gè)端部由平面邊緣限定的壁結(jié)構(gòu)和一個(gè)端蓋之間，所 述端蓋為利用栓鎖和杠桿型夾具保持在壁結(jié)構(gòu)的端部上的平面圓形坯 料。在這種情況下，密封件48可以由聚合體或金屬材料構(gòu)造，由于其 所作用的表面積增加，因此就無(wú)需很大程度地受壓從而形成氣密且液 封的密封。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，每個(gè)容器11的壁結(jié)構(gòu)被劈分為在相鄰 端部由夾具40連接起來(lái)的分離部分31，如圖11和12所示。圖12示 出了分離部分31的使用，其每個(gè)都由其自身相應(yīng)的成對(duì)的懸臂式支撐 元件10所支撐。另外，燈13與容器11的前和后側(cè)鄰近地垂直延伸。 當(dāng)然，圖12所示的多段式容器也能布置在大量的其它容器中，如圖3 所示，或者用于這里所示和所述的各種其它實(shí)施例中以替代沒(méi)有子段 的整體壁結(jié)構(gòu)的容器。然而，多段式壁結(jié)構(gòu)14具有易于拆解以便緊湊 地運(yùn)輸以及使得容器11長(zhǎng)度可變化的優(yōu)點(diǎn)。
如圖11所示， 一個(gè)壁結(jié)構(gòu)部分31的一端連接到相鄰的壁結(jié)構(gòu)部 分并且在另一段處被端蓋41封閉。具體地，端蓋被夾具40保持到壁 結(jié)構(gòu)部分的端部。方便夾持固定的是一個(gè)擴(kuò)口邊緣32，其在每個(gè)壁結(jié) 構(gòu)部分31的端部處徑向向外地延伸。優(yōu)選地，擴(kuò)口邊緣是圓形的以使 得能夠密合地裝配到夾具40的削邊47內(nèi)。另夕卜，每個(gè)夾具40的帶部 件42可以具有一對(duì)在帶部件的相對(duì)端部上間隔開(kāi)的向內(nèi)指向的凸緣 49。
在裝配過(guò)程中，壁給構(gòu)部分31的擴(kuò)口邊緣座靠在密封件48以及 密封部件46的相應(yīng)削邊上。然而，在帶部件42的一端處向內(nèi)指向的 凸緣延伸過(guò)壁結(jié)構(gòu)部分的向外指向的擴(kuò)口邊緣32。當(dāng)帶部件42被緊 固時(shí)，向內(nèi)指向的凸緣49向下延伸到壁結(jié)構(gòu)14位于擴(kuò)口邊緣32基部 處的外表面上。這就通過(guò)將內(nèi)徑形成為小于擴(kuò)口邊緣的直徑而保持?jǐn)U 口邊緣，從而限制了壁結(jié)構(gòu)部分的軸向運(yùn)動(dòng)。為了便于提供無(wú)菌的環(huán)境同時(shí)仍允許對(duì)儲(chǔ)存器15內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行 控制，多個(gè)螺紋開(kāi)口被F艮^1貫穿內(nèi)部帶部件42和/或端蓋41以允許各 種取樣、測(cè)量和供應(yīng)設(shè)備穿過(guò)其中。參考圖11,貫穿端蓋的螺紋開(kāi)口 50允許主填充和排出噴嘴51穿過(guò)其中。這些噴嘴中的每個(gè)都能以相 對(duì)高的速率接收或供應(yīng)培養(yǎng)基和生物材料并且因此具有相對(duì)較大的直 徑。
另外，噴嘴51連接到從端蓋41向下延伸的彎頭以及主填充和排 出導(dǎo)管52。如圖1和2所示，主填充和排出導(dǎo)管52優(yōu)選地單獨(dú)配給 每個(gè)容器ll以使得各個(gè)容器中生產(chǎn)的生物材料之間沒(méi)有串?dāng)_。而且， 這種區(qū)分隔絕了交叉污染的發(fā)生并且允許為每個(gè)容器使用定制的培養(yǎng) 基。噴嘴51還提供了在原處清潔(clean-in-place， CIP)達(dá)到藥物標(biāo) 準(zhǔn)的能力。在上游，填充導(dǎo)管52可以連接到由其導(dǎo)管分叉的中央頭部 歧管，每個(gè)導(dǎo)管具有一個(gè)或多個(gè)控制流動(dòng)的閥。
作為另 一個(gè)選擇，生物反應(yīng)器組件10還可以包括可置換的容器襯 墊，其構(gòu)造為在每個(gè)容器11的內(nèi)部周?chē)由?。例如，這種襯墊可以是 可充氣的以覆蓋容器限定儲(chǔ)存器15的部分并且是半透明的以允許光 透過(guò)，或者可以是滑動(dòng)入壁結(jié)構(gòu)14的半透明聚合物套筒。有利地，容 器襯墊是可移除的和可置換的并且允許插入另一容器襯墊從而促進(jìn)清 潔過(guò)程。也可以通過(guò)使用一種特殊的端蓋41以便于清潔，這種端蓋中 限定有特別大的開(kāi)口，用于連接大的培養(yǎng)基抽取噴嘴。端蓋的連接方 便了培養(yǎng)基抽取過(guò)程中儲(chǔ)存器15中真空的荻得。
在初次供應(yīng)和移除培養(yǎng)基時(shí)，用其它設(shè)備對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行取樣和測(cè) 量。例如，每個(gè)夾具40中限定在帶部件42中的開(kāi)口 53以及限定在密 封部件46中的螺紋開(kāi)口 54允許取樣噴嘴55、多級(jí)溫度探針56和pH 探針57的插入和緊固，如圖8、 10和11所示。如圖8中最清楚地示 出(其中為了清楚起見(jiàn)，沒(méi)有示出夾具40的帶部件42)，每個(gè)探針可 以包括有連接在螺紋部分64端部處的螺栓頭58，其允許螺紋部分前 進(jìn)入螺紋開(kāi)口 54從而將其緊固到夾具40。取樣導(dǎo)管類(lèi)似地連接，如 圖11所示。盡管示出了具有延伸入儲(chǔ)存器15的螺紋，但是壁結(jié)構(gòu)14最靠近儲(chǔ)存器的部分可以限定相對(duì)平滑的圓柱形開(kāi)口，這個(gè)圓柱形開(kāi)
口具有沿著其長(zhǎng)度延伸的一連串o形環(huán)或其它密封件以防止泄漏。
探針(或噴嘴)本身從螺紋部分延伸入培養(yǎng)基。對(duì)于探針，從螺
栓頭58延伸的是電導(dǎo)線:59，其連接到常規(guī)的電子測(cè)量設(shè)備和控制系 統(tǒng)60。取樣噴嘴55具有其自己的導(dǎo)管65，其連接到取樣和供應(yīng)網(wǎng)絡(luò) 66。這樣，就能在不打開(kāi)容器11并且沒(méi)有污染危險(xiǎn)的前提下測(cè)量培養(yǎng) 基的pH值、溫度(在培養(yǎng)基的多個(gè)水平處)或者為其它測(cè)量進(jìn)行取 樣。優(yōu)選地，這里所述的所有螺紋開(kāi)口# 密封以防止雜質(zhì)通過(guò)，比如 通過(guò)使用聚合物條帶、焊接、墊圏和密封件組合等。作為另一可選方 案， 一旦螺紋部分被緊固在螺紋開(kāi)口內(nèi)，就可以對(duì)它們進(jìn)行焊接、膠 粘或者不然的話永久連接從而緊密密封。有利地，對(duì)于這種永久連接， 只要在焊接或連接過(guò)程中設(shè)備能正確地定位，甚至可以無(wú)需這種永久 的連接螺紋。
除了培養(yǎng)基的供應(yīng)、移除和測(cè)量外，利用以類(lèi)似方式連接到上述 設(shè)備的其它設(shè)備可以供離、，移除和測(cè)量?jī)?chǔ)存器15中的空氣或其它氣 體。例如，另外的螺紋開(kāi)口 50、 54允許空氣溫度探針61、氣體供應(yīng) 噴嘴62和排氣噴嘴63的通過(guò)。這些設(shè)備中的每個(gè)都用其自身的螺栓 頭58和螺紋部分64緊固到其相應(yīng)的螺紋開(kāi)口中?？諝鉁囟忍结?1 允許測(cè)量空氣的溫度。氣體供應(yīng)噴嘴62和排氣噴嘴63允許控制儲(chǔ)存 器15內(nèi)氣體的類(lèi)型、溫度、流速和其它特性。優(yōu)選地，排氣噴嘴63 被偏置以使得只允許在單向上流動(dòng)，從而防止雜質(zhì)的滲透。在氣體供 應(yīng)噴嘴62的一端上優(yōu)選地是噴射器67，其散射供應(yīng)的空氣以使得其 不會(huì)過(guò)度地干擾儲(chǔ)存器15內(nèi)的培養(yǎng)基和生物。在氣體供應(yīng)噴嘴的另一 端上的是氣體供應(yīng)管道70。
應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)使用者所需的信息，也可以利用很多其它設(shè) 備對(duì)儲(chǔ)存器15進(jìn)行其它測(cè)量。例如，氣體成分探針可以用來(lái)取樣C02 的含量，這可以用作反饋來(lái)修正噴嘴62、63所加入或移除的氣體成分。 這里所述的測(cè)量、供應(yīng)和移除設(shè)備也可以具有不同的大小、構(gòu)造和放 置，這取決于所需的頻率、準(zhǔn)確度、速度以及性能的其它數(shù)量。另外，根據(jù)使用者的各種需要，比如可達(dá)性、容器材料至開(kāi)口的 可容許性、泄漏和污染的危險(xiǎn)等，設(shè)備也可以在容器11的其它位置和
部分延伸穿過(guò)容器。例如，除了夾具40的端蓋41之外，設(shè)備也可以 延伸穿過(guò)限定在壁結(jié)構(gòu)14或生物反應(yīng)器10的其它部件中的開(kāi)口。作 為另一可選方案，壁結(jié)構(gòu)J4的一個(gè)較短區(qū)段(例如長(zhǎng)度為4至6英寸) 可以限定用于各種設(shè)備的;開(kāi)口。例如，噴嘴62、 63可以被支撐和延伸 穿過(guò)壁結(jié)構(gòu)的這個(gè)較短區(qū)段并且壁結(jié)構(gòu)的這個(gè)較短區(qū)段可以用環(huán)帶管 型的夾具緊固到其余的壁結(jié)構(gòu)。為了易于維護(hù)和清潔，這個(gè)較短區(qū)段 可以移除和重新連接。
氣體供應(yīng)噴嘴62和排氣噴嘴63也可以采用具有足夠動(dòng)力的泵來(lái) 在收獲生物材料之前減少儲(chǔ)存器15內(nèi)的氣體壓力以便增加生物材料 的蛋白質(zhì)生產(chǎn)?？蛇x地，在生長(zhǎng)階段，可以增大氣體壓力^促進(jìn)儲(chǔ)存 器中生物材料的生長(zhǎng)。特別地，這對(duì)于大部分暴露在儲(chǔ)存器中的氣體 中的培養(yǎng)基表面上生長(zhǎng)的植物來(lái)說(shuō)特別有效。而且，本發(fā)明儲(chǔ)存器的 氣密構(gòu)造方便其中氣體壓力的操縱。
還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，盡管所示的夾具40對(duì)于所示的壁結(jié)構(gòu)14的構(gòu)造 來(lái)說(shuō)是優(yōu)選的，但是速里也'可以使用其它類(lèi)型的夾具來(lái)連接生物反應(yīng) 器組件10的不同部分?？蛇x的夾具構(gòu)造可以根據(jù)需要著重于各種因 素，比如易于應(yīng)用和移除、牢固的連接(其將受益于上述杠桿型變型 或允許逐漸緊固的杠桿和棘輪設(shè)計(jì))、保證氣密且液封的密封從而保證 儲(chǔ)存器15內(nèi)無(wú)菌環(huán)境的互補(bǔ)式密封設(shè)計(jì)、抗蝕性、生物相容性、使用 FDA規(guī)章許可的用于藥物制造工藝的材料以及支持各種測(cè)量和取樣 設(shè)備同時(shí)保持無(wú)菌儲(chǔ)存器的能力。
還應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管上述每個(gè)實(shí)施例都具有沿著單獨(dú)的長(zhǎng)軸(即 在其最長(zhǎng)尺寸上延伸的長(zhǎng)度)延伸并且具有恒定橫截面的連續(xù)儲(chǔ)存器 15，但是本發(fā)明不應(yīng)限于這種形狀。壁結(jié)構(gòu)14、端蓋41和容器11限 定儲(chǔ)存器15的其它部分可以具有幾個(gè)扭曲、翻轉(zhuǎn)、分叉和偏差，只要 儲(chǔ)存器內(nèi)的培養(yǎng)基能填充到限定較大培養(yǎng)基表面積的水平，用于支撐 表面承載的生物材料，比如浮萍植物。通常，這種儲(chǔ)存器會(huì)具有一個(gè)或多個(gè)主體部分，每個(gè)都具有一個(gè) 長(zhǎng)軸，其中所有或者大多數(shù)所述部分的長(zhǎng)軸處于共同的平面內(nèi)。這樣， 儲(chǔ)存器就可以被定向(通過(guò)定向容器)為直到其基本上水平(即與重 力方向正交)以使得可流動(dòng)的培養(yǎng)基形成相對(duì)大的表面積。這里使用 詞語(yǔ)"基本上水平"是因?yàn)榭赡芟ＭL(zhǎng)軸的一定角度來(lái)引導(dǎo)用于處理目
的的流動(dòng)。例如，圖1所示容器11在主填充和排出噴嘴51的方向上 具有每50英尺一英寸的卞降以便于填充和排出操作。更陡的下降可以 用來(lái)進(jìn)一步在下降方向上推動(dòng)培養(yǎng)基，但是優(yōu)選地這種下降不導(dǎo)致容 器的一端充滿培養(yǎng)基，或者培養(yǎng)基填充到壁結(jié)構(gòu)14阻止生物材料在培 養(yǎng)基表面上向上完全地生長(zhǎng)的高度。因此，長(zhǎng)度較長(zhǎng)的儲(chǔ)存器15通常 需要不太陡的下降，除非儲(chǔ)存器相對(duì)其長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)相對(duì)較高。
在最初使用期間，利用主填充和排出導(dǎo)管51來(lái)供應(yīng)相對(duì)大量的培 養(yǎng)基從而使容器11填充有培養(yǎng)基。生物材料也能利用主噴嘴51來(lái)加 入，或者可以在最初裝配容器11時(shí)加入。優(yōu)選地，加入表面承載的生 物材料，比如浮萍科植物或者需要光來(lái)通過(guò)光合作用來(lái)增殖的上述水 生植物品種。在填充儲(chǔ)存器15時(shí)，從視覺(jué)上或自動(dòng)地進(jìn)行監(jiān)測(cè)以確定 在哪一點(diǎn)處培養(yǎng)基達(dá)到了限定出最大表面積的水平。在圖l和2所示 實(shí)施例的情況中，這大約;出:現(xiàn)在半滿點(diǎn)。
在加入生物材料和培養(yǎng)基之后，向燈13供應(yīng)電能(或者燈已經(jīng)打 開(kāi))以使得通過(guò)透明的壁結(jié)構(gòu)14將光照射入儲(chǔ)存器15。隨著時(shí)間的 過(guò)去，生物材料從光中吸收能量以及從培養(yǎng)基中吸收營(yíng)養(yǎng)并且開(kāi)始增 殖。在生物材料用于制藥目的的情況下，生物材料開(kāi)始將肽和蛋白質(zhì) 分泌入周?chē)囵B(yǎng)基中。
還是在此期間，使用各種探針56、 57、 61來(lái)測(cè)量?jī)?chǔ)存器中氣態(tài)和 培養(yǎng)基環(huán)境的性質(zhì)(溫度、pH值、C02成分等)。然后，收集這些數(shù) 據(jù)并用于控制燈13的強(qiáng)度、容器11周?chē)諝獾臏囟群蛯?duì)流性質(zhì)、通 過(guò)氣體供應(yīng)噴嘴62以及填充和排出導(dǎo)管52供應(yīng)到儲(chǔ)存器15的氣體和 培養(yǎng)基的溫度和量。另外，取樣噴嘴55可以用來(lái)提取少量樣品以判斷 分泌的進(jìn)展。這種進(jìn)展也可以用來(lái)確定儲(chǔ)存器15內(nèi)的各種前述條件。在某一點(diǎn)處，比如當(dāng)培養(yǎng)基耗盡或者希望完全收獲生物材料時(shí)，
儲(chǔ)存器15的全部?jī)?nèi)容物可以從主填充和排出噴嘴51以及導(dǎo)管52流 出。在流出之后，可以利用相同的噴嘴和導(dǎo)管來(lái)讓清潔化合物流過(guò)整 個(gè)系統(tǒng)。可選地，可以建立一些類(lèi)型的穩(wěn)態(tài)，其中生物材料的提取產(chǎn) 品能被連續(xù)地取樣，或者部分地排出，并且培養(yǎng)基和氣體能更新，以 使得生長(zhǎng)和提取過(guò)程能幾乎無(wú)限地持續(xù)。
本發(fā)明具有很多優(yōu)點(diǎn)。總而言之，生物反應(yīng)器組件IO允許從包含 的無(wú)菌環(huán)境中的轉(zhuǎn)基因植物中生產(chǎn)臨床和商業(yè)規(guī)模數(shù)量的生物藥品。 例如，限定了部分填充有培養(yǎng)基的容器15的容器11的使用為表面承 載的生物材料(比如浮萍科植物)的大規(guī)模生產(chǎn)提供了較大的表面。 另外，使用具有用來(lái)互連容器壁結(jié)構(gòu)14各個(gè)部分的密封件以及用于插 入各種測(cè)量設(shè)備和供應(yīng)設(shè)備的密封開(kāi)口 50、 54的夾具40保證了清潔 和無(wú)菌的環(huán)境以促進(jìn)藥用生物材料的生長(zhǎng)。夾持系統(tǒng)還允許為了維護(hù) 和變化的目的而容易地裝配和拆卸容器11。測(cè)量設(shè)備和供應(yīng)設(shè)備保證 了儲(chǔ)存器15內(nèi)的環(huán)境被嚴(yán)格地控制以最大化其中生物材料的生長(zhǎng)和 提取。
在本發(fā)明前述描述和相關(guān)附圖的教導(dǎo)之下，所屬技術(shù)領(lǐng)域的熟練 技術(shù)人員能得到這里所述的本發(fā)明的很多變型和其它實(shí)施例。因此， 應(yīng)當(dāng)理解到，本發(fā)明并不限于所公開(kāi)的具體實(shí)施例，并且變型和其它 實(shí)施例都應(yīng)當(dāng)涵蓋在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。盡管這里使用了具體的 詞語(yǔ)，但是它們只是以普通且描述性的意義而使用，而不是用于限制。
權(quán)利要求
1.一種組件，其用于保持培養(yǎng)基并且支撐需要光來(lái)增殖的生物材料的生長(zhǎng)，所述組件包括至少一個(gè)光源；和至少一個(gè)鄰近光源布置的容器，所述容器具有限定了細(xì)長(zhǎng)的無(wú)菌儲(chǔ)存器的柔性透光壁結(jié)構(gòu)，所述細(xì)長(zhǎng)的儲(chǔ)存器具有基本上水平朝向的長(zhǎng)軸，其中所述儲(chǔ)存器能被部分地填充培養(yǎng)基以便形成生物材料支撐于其上的培養(yǎng)基表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的組件，其中所述壁結(jié)構(gòu)沿著所述長(zhǎng)軸具有恒 定的橫截面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的組件，其中橫截面為矩形橫截面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的組件，其中壁結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度介于4至20英尺。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的組件，另外還包括擱架，并且多個(gè)所述容器 由所述擱架支撐并且布置為彼此間隔的垂直堆疊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的組件，其中光源包括以所述多個(gè)容器之間的 間隔定位的多個(gè)電燈，所述多個(gè)電燈在基本上水平的平面上延伸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的組件，其中所述壁結(jié)構(gòu)沿著所述長(zhǎng)軸具有恒 定的橢圓形橫截面并且其中橢圓形橫截面具有在基本上水平的平面上 延伸的長(zhǎng)軸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的組件，還包括氣體供應(yīng)噴嘴、排氣噴嘴、氣 體溫度探針、pH探針、取樣導(dǎo)管、氣體成分探針以及培養(yǎng)基溫度探 針中的至少一個(gè)，其通過(guò)由容器限定的開(kāi)口延伸入儲(chǔ)存器。
9. 一種組件，其用于保持培養(yǎng)基并且支撐需要光來(lái)增殖的生物材 料的生長(zhǎng)，所述組件包括支撐擱架；多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的橫向延伸的容器，它們由所述支撐擱架承載并且以彼 此垂直地間隔開(kāi)的堆疊布置，每個(gè)容器具有限定了細(xì)長(zhǎng)的無(wú)菌儲(chǔ)存器 的柔性透光壁結(jié)構(gòu)，所述細(xì)長(zhǎng)的儲(chǔ)存器具有基本上水平朝向的長(zhǎng)軸，其中所述儲(chǔ)存器能被部分地填充培養(yǎng)基以便形成生物材料支撐于其上的培養(yǎng)基表面；和至少一個(gè)光源，其由所述支撐擱架承載并且安裝為鄰近所述容器 用于照明所述容器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的組件，其中所述支撐擱架包括多個(gè)垂直的 支撐元件，以及互連所述垂直支撐元件的上和下橫向延伸的支撐導(dǎo)軌， 并且其中所述容器安裝到所述垂直支撐元件。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的組件，其中所述至少一個(gè)光源包括多個(gè)安裝在所述擱架上的細(xì)長(zhǎng)熒光管。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的組件，其中所述管垂直地延伸并且彼此橫向間隔開(kāi)。
13，根據(jù)權(quán)利要求ii的組件，其中所述管基本上水平地延伸并且大體平行于所述容器。
14. 一種用于在液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)需要光來(lái)增殖的生物材料的方 法，所述方法包4舌提供至少一個(gè)柔性透光容器，其限定了長(zhǎng)軸為基本上水平朝向的 儲(chǔ)存器；將液體培養(yǎng)基充入儲(chǔ)存器直到達(dá)到部分填充的水平以便限定出沿 著儲(chǔ)存器長(zhǎng)度延伸的培養(yǎng)基的頂面；將生物材料加入儲(chǔ)存器并且將生物材料支撐在培養(yǎng)基的頂面上；和將容器暴露給光源以通過(guò)光合作用來(lái)促進(jìn)生物材料的生長(zhǎng)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括在將液體培養(yǎng)基充入儲(chǔ)存器 并加入生物材料之后密封儲(chǔ)存器以防止污染。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述提供透光容器包括利用一 個(gè)或多個(gè)夾具將透光容器的各個(gè)部分夾持在一起。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括通過(guò)限定在容器中的開(kāi)口來(lái) 進(jìn)入儲(chǔ)存器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述進(jìn)入儲(chǔ)存器包括通過(guò)夾具開(kāi)口插入氣體供應(yīng)噴嘴并將氣體供應(yīng)到儲(chǔ)存器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述進(jìn)入儲(chǔ)存器包括通過(guò)夾具 開(kāi)口插入溫度探針并測(cè)量?jī)?chǔ)存器內(nèi)的溫度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述進(jìn)入儲(chǔ)存器包括通過(guò)夾具 開(kāi)口插入pH探針并測(cè)量?jī)?chǔ)存器內(nèi)的培養(yǎng)基的pH值。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述進(jìn)入儲(chǔ)存器包括通過(guò)夾具 開(kāi)口取樣。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中填充儲(chǔ)存器包括通過(guò)限定在容 器端部處的開(kāi)口供應(yīng)培養(yǎng)基。
23. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括在填充儲(chǔ)存器之后從儲(chǔ)存器 中排出液體培養(yǎng)基。
24. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括自動(dòng)地測(cè)量和控制溫度、培 養(yǎng)基pH值、培養(yǎng)基填充高度、氣壓和氣體濃度之一。
25. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括將調(diào)節(jié)的空氣供應(yīng)到容器周 圍以控制儲(chǔ)存器內(nèi)的溫度。
26. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括加熱和循環(huán)培養(yǎng)基。
27. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括以彼此垂直地間隔開(kāi)的堆疊 安裝多個(gè)容器。
全文摘要
本發(fā)明的用于生長(zhǎng)支撐在液體表面上的生物材料的生物反應(yīng)器用于保持培養(yǎng)基并支撐多種植物的生長(zhǎng)。這種組件包括光源和具有透光壁結(jié)構(gòu)并限定出儲(chǔ)存器的容器。儲(chǔ)存器的長(zhǎng)軸基本上水平以允許儲(chǔ)存器能被部分地填充培養(yǎng)基并且限定用于支撐植物的相對(duì)較大的表面積。這種組件還包括有用于將容器分開(kāi)的壁結(jié)構(gòu)部分緊固和密封在一起的夾具，以及連接到壁部分從而限定出無(wú)菌環(huán)境的端蓋。作為另一選擇，夾具可以限定有貫穿的開(kāi)口，以允許各種用于測(cè)量和控制生物反應(yīng)器功能的設(shè)備(比如氣體供應(yīng)噴嘴、排氣噴嘴、空氣溫度探針、pH探針、取樣導(dǎo)管、氣體成分探針以及培養(yǎng)基溫度探針)通過(guò)其中。
文檔編號(hào)C12M1/00GK101294133SQ20081008075
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2004年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者B·赫斯特, K·艾弗里特, R·E·布蘭森, T·B·維克斯 申請(qǐng)人:比奧萊克斯公司