(57)【要約】  化学的、薬学的又は生物学的リアクターシステムで用いる熱交換モジュールであって、内側の交換可能な反応容器を有するリアクターシステム内に配置されるように構成される本体を含んでもよい熱交換モジュールが開示されている。さらに本体は、熱伝達を容易にするために内側の交換可能な反応容器に接触するように適合された１以上の熱伝導面を含んでもよい。さらに、熱交換モジュールは、モジュール本体内に配置された熱交換器を含んでもよく、また、熱交換流体が流通することができる流体流通路を含んでもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的、薬学的又は生物学的リアクターシステムで用いる熱交換モジュールであって、
支持構造を備えるリアクター槽内に配置されるように構成された本体であって、リアクター槽が、内側の交換可能な又は使い捨ての反応容器を有し、本体が、リアクター槽の形状に一致するように構成された１以上の表面及び熱伝達を容易にするために内側の交換可能な容器に接触するように適合された１以上の熱伝導面を備える本体と、
モジュール本体内に配置された熱交換器であって、熱交換流体が流通することができる流体流通路を備える熱交換器と
を備える熱交換モジュール。
【請求項２】
本体が、上端及び底端を有する細長い本体であり、本体がリアクター槽の上部と底部との間の距離の少なくとも実質的な部分にわたって延在するようにリアクター槽に挿置されるよう適合されている、請求項１記載の熱交換モジュール。
【請求項３】
本体が、リアクター槽にモジュールを取り付けるための結合具をさらに備える、請求項１記載の熱交換モジュール。
【請求項４】
結合具が、リアクター槽の上部にモジュールを取り付けるためのブラケット又はフックである、請求項３記載の熱交換モジュール。
【請求項５】
流体流通路が、本体内に軸方向に配置され、かつ実質的に本体の長さにわたって延在する細長い管であって、
該細長い管を通して細長い管の底部にある開口に熱交換流体を供給するために構成されている細長い管と、
細長い管の底部にある開口から本体の上端にある出口又は出口管までの、熱交換流体の流路と
を備える、請求項２記載の熱交換モジュール。
【請求項６】
本体が、内側の交換可能な容器の底部の位置又は近傍に配置されたインペラの反対の位置まで延在するように構成されており、本体が、インペラによって発生する剪断場を邪魔するバッフルとして構成されている、請求項２記載の熱交換モジュール。
【請求項７】
化学的、薬学的又は生物学的リアクターシステムで用いる熱交換モジュールであって、
支持構造を備え、かつ内側の交換可能な又は使い捨ての反応容器を有するリアクター槽内に配置されるように構成された本体であって、さらに本体が、熱伝達を容易にするために内側の交換可能な反応容器に接触するように適合された１以上の熱伝導面を備える本体と、
モジュール本体内に配置された熱交換器であって、熱交換流体が流通することができる流体流通路を備える熱交換器と
を備える熱交換モジュール。
【請求項８】
熱交換モジュールが、リアクター槽の一部として一体的に形成されており、内側の交換可能な反応容器に接触して、熱伝達を容易にするように適合された熱伝導面を形成する１以上のバッフルをさらに備える、請求項７記載の熱交換モジュール。
【請求項９】
熱交換モジュールが、リアクター槽の一部として一体的に形成されており、流体流通路が、リアクター槽の壁内に配置された１以上の非直線通路をさらに備える、請求項７記載の熱交換モジュール。
【請求項１０】
非直線通路が、熱伝導面を所望の温度に維持するように構成された螺旋、蛇行及び迷路状の流路の少なくとも１つをさらに備える、請求項７記載の熱交換モジュール。
【請求項１１】
モジュールが、内側の交換可能な反応容器の観察を容易にするために、外側の支持構造の窓に位置合わせされるように構成された開口をさらに備える、請求項１０記載の熱交換モジュール。
【請求項１２】
モジュールが、リアクター槽の少なくとも一部と内側の交換可能な反応容器の少なくとも一部との間に配置されるように構成されたライナーをさらに備える、請求項７記載の熱交換モジュール。
【請求項１３】
ライナーが、セグメント化ジャケットをさらに備え、該セグメント化ジャケットが、１以上の入口、１以上の出口及び入口と出口との間の非直線状の内側の流体流路を形成する壁構造を備える、請求項１２記載の熱交換モジュール。
【請求項１４】
ライナーが、入口と出口との間の非直線状の内側の流体流路を形成する相互連結された複数のセグメントの波形の壁構造を有するポリマー材料をさらに備える、請求項１３記載の熱交換モジュール。
【請求項１５】
セグメントが、水平方向、垂直方向又は螺旋状に配置されている、請求項１３記載の熱交換モジュール。
【請求項１６】
ジャケットが、内側の交換可能な反応容器の側壁を実質的に囲むように構成されている、請求項１３記載の熱交換モジュール。
【請求項１７】
ジャケットが、内側の容器の観察を容易にするために、外側の支持構造の窓に位置合わせされるように構成された１以上の開口をさらに備える、請求項１６記載の熱交換モジュール。
【請求項１８】
ジャケットが、熱伝導性材料をさらに備える、請求項１６記載の熱交換モジュール。
【請求項１９】
熱伝導性材料が、モジュールの表面上に配置された、熱伝導性材料の層又はモジュールの表面に埋め込まれた複数の熱伝導性粒子をさらに備える、請求項１８記載の熱交換モジュール。
【請求項２０】
ジャケットが、内側の交換可能な反応容器と係合するように構成された複数の内側の突出部（１０１０）をさらに備える、請求項１６記載の熱交換モジュール。
【請求項２１】
１以上の二重壁部を備え、該二重壁部内に蛇行状の流体流路を備える可撓性バイオリアクター又は混合バッグ。
【請求項２２】
可撓性バイオリアクターバッグ、可撓性混合バッグ及び可撓管（８０２）から選択される容器であって、該容器が、１以上の二重壁部を備え、該１以上の二重壁部が、内壁及び外壁並びに内壁及び外壁の少なくとも一方の部分に取り付けられた熱伝導性材料を備える容器。
【請求項２３】
バイオリアクターの壁、混合器の壁及び管の壁から選択される、可撓性ポリマー壁であって、可撓性壁の部分に取り付けられた熱伝導性材料を備える可撓性ポリマー壁。
【請求項２４】
外側円筒形ジャケットと、
円筒形タンクであって、チャンバ内に配置される可撓性バッグを支持するために構成されたチャンバを形成するタンク内面及びタンク外面であって、該タンク外面の全体を巡るように液体冷媒を送るために構成された段状バッフル（１００６）を有するタンク外面を有し、外側円筒形ジャケット内に軸方向に配置された円筒形タンクとを備え、
外側円筒形ジャケットが、液体冷媒の損失を防止又は最小化するのに十分な仕方で円筒形タンクをシールするジャケット付き段状バッフル式バイオリアクタータンク。
【請求項２５】
外側円筒形ジャケット及び円筒形タンクの少なくとも一方が、熱伝導性材料を備える、請求項２４記載のジャケット付き段状バッフル式バイオリアクタータンク。
【請求項２６】
熱伝導性材料が、金属を含む、請求項２５記載のジャケット付き段状バッフル式バイオリアクタータンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、生化学処理システム及び方法に関し、具体的には、リアクター槽の温度を制御するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を操作するための及び／又は化学的又は生物学的反応を起こすための様々な槽が利用可能である。例えば、哺乳類、植物又は昆虫の細胞及び培養微生物などの生物学的物質は、従来の又は使い捨て可能なバイオリアクターを用いて処理される場合がある。温度制御システムを組み込んでいるこのようなバイオリアクター及び他の流体操作システムが知られているが、このようなシステムには改善の必要がある。
【０００３】
培養微生物は、哺乳類細胞の二十〜四十（２０〜４０）倍速く増殖して増えるため、培養微生物の酸素消費速度及び発熱速度の両方は、哺乳類増殖過程のそれの約２０〜４０倍である。したがって、培養微生物の増殖を持続させるために、微生物系用のバイオリアクターは、哺乳類細胞の培養における酸素供給及び熱除去の速度と比較して２０〜４０倍速く培養流体に酸素を供給し、培養流体から熱を除去することができなければならない。このことは、例えば、気泡を消散させ、細胞による酸素の吸収を増加させる、多数のインペラによる非常に激しい撹拌、より多くの酸素を供給する、空気の非常に高い流量、微生物細胞の代謝によって発生する大量の熱及び激しい撹拌によって発生する摩擦熱を培養流体から除去する、冷却コイルなどの追加の冷却面を含む多数の手段によってステンレス鋼製の微生物発酵槽において達成される。しかしながら、使い捨てのバイオ処理バッグにおいて、熱除去は、とりわけ微生物バイオリアクターにとって現在進行形の課題である。
【０００４】
フィルム及び可撓性バッグなどのポリマー又はプラスチック材料の当業者によってよく知られているように、ポリマー又はプラスチックフィルムは、相対的に非状に劣った熱導体である。したがって、交換可能な容器（例えば、可撓性プラスチックバッグ）を含む槽の内部の冷却流体は、可撓性バッグ及び／又は槽の冷却面二関する明確な修正を必要とし得る。微生物細胞の培養によって発生する大量の熱の除去を改善するシステム及び方法が現在進行形で必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／２４２１７３号明細書
【発明の概要】
【０００６】
温度制御のために化学的、薬学的又は生物学的リアクターシステムで用いる方法及び装置が開示されている。一態様では、本発明は、内側の交換可能な反応容器（例えば、可撓性バッグ又は半剛性容器など）を有するリアクターシステムに配置され得る熱交換モジュールを含む。
【０００７】
本発明の一実施形態は、化学的、薬学的又は生物学的リアクターシステムで用いる熱交換モジュールであって、支持構造を備えるリアクター槽内に配置されるように構成された本体であって、リアクター槽が、内側の交換可能な又は使い捨ての反応容器を備え、本体が、リアクター槽の形状に一致するように構成された１以上の表面及び熱伝達を容易にするために内側の交換可能な容器に接触するように適合された１以上の熱伝導面を備える本体と、モジュール本体内に配置された熱交換器であって、熱交換流体が流通することができる流体流通路を備える熱交換器とを備える熱交換モジュールである。
【０００８】
本発明の別の実施形態は、化学的、薬学的又は生物学的リアクターシステムで用いる熱交換モジュールであって、支持構造を備え、かつ内側の交換可能な又は使い捨ての反応容器を有するリアクター槽内に配置されるように構成された本体であって、さらに本体が、熱伝達を容易にするために内側の交換可能な反応容器に接触するように適合された１以上の熱伝導面を備える本体と、モジュール本体内に配置された熱交換器であって、熱交換流体が流通することができる流体流通路を備える熱交換器とを備える熱交換モジュールである。
【０００９】
また、本明細書に開示されているのは、１以上の二重壁部を備え、該二重壁部内に蛇行状の流体流路を備える可撓性バイオリアクター又は混合バッグである。
【００１０】
本発明の別の態様は、可撓性バイオリアクターバッグ、可撓性混合バッグ及び可撓管から選択される容器であって、該容器が、１以上の二重壁部を備え、該１以上の二重壁部が、内壁及び外壁並びに内壁及び外壁の少なくとも一方の部分に取り付けられた熱伝導性材料を備える容器である。
【００１１】
本発明のさらに別の態様は、バイオリアクターの壁、混合器の壁及び管の壁から選択される、可撓性ポリマー壁であって、該可撓性壁の部分に取り付けられた熱伝導性材料を備える可撓性ポリマー壁である。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態はジャケット付き段状バッフル式バイオリアクタータンクであって、外側円筒形ジャケットと、円筒形タンクであって、チャンバ内に配置される可撓性バッグを支持するために構成されたチャンバを形成するタンク内面及びタンク外面の全体を巡るように液体冷媒を送るために構成された段状バッフルを有するタンク外面を有し、外側円筒形ジャケット内に軸方向に配置された円筒形タンクとを備え、外側円筒形ジャケットが、液体冷媒の損失を防止又は最小化するのに十分な仕方で円筒形タンクをシールするジャケット付き段状バッフル式バイオリアクタータンクである。
【００１３】
可撓性バイオ処理バッグは、ジャケット内を流通する冷媒によって冷却するためにジャケット付き段状バッフル式バイオリアクタータンク内に配置されてもよい。
【００１４】
本発明の上記その他非限定的な目的、特徴及び利点は、添付図面に示されているような、本発明の例説的な実施形態に関する以下のより具体的な説明から明らかとなる。なお、添付図面では、同様の参照符号が、様々な図を通して同じ部分を示している。図面は、概略的なものであり、一定の縮尺で描かれることを意図されておらず、その代わりに、本発明の原理を例説することに眼目が置かれている。例示的な一実施形態に関連して例説されているか又は説明されている特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わされてもよい。このような修正例及び変形例は、本発明の範囲内に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る、支持構造内に収容された容器を備えるシステムの概略図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る、生物学的、化学的及び生化学的な処理を含む流体操作を実行するためのシステムの概略図である。
【図３】本発明に係る、１以上の熱交換器モジュールを有するリアクターシステムの例示的な実施形態の上面図である。
【図４Ａ】本発明に係る、１以上の熱交換器モジュールを有する例示的な実施形態の側断面図である。
【図４Ｂ】モジュール本体内に配置されている、流体流通路を形成するように構成された熱交換器又は冷却棒の上断面図である。
【図５】本発明に係る熱交換器モジュールの実施形態の部分斜視図であり、ここでは、モジュール本体が、外側支持構造の形状に一致するように構成された表面を有し、熱交換器が、リアクター槽の底部に到達している。
【図６Ａ】リアクターシステムに挿置された熱交換モジュールの結合位置に関する、図４Ａの熱交換器モジュールの部分斜視図である。
【図６Ｂ】流体流通路を示す、熱交換モジュールの斜視図である。
【図７】本発明に係るリアクターシステムで用いる熱交換モジュールの別の例示的な実施形態の斜視図である。
【図８】外側支持構造内に組み込まれた例示的な熱交換モジュールの部分斜視図である。
【図９】外側支持構造内に組み込まれた熱交換モジュールを有する例示的なリアクターシステムの上面図である。
【図１０】蛇行流路を有する例示的な熱交換モジュールの斜視図である。
【図１１】非直線流路及び窓に位置合わせされるように構成された開口を有する例示的な熱交換モジュールの斜視図である。
【図１２】タンク外面を巡るように液体冷媒を送るためのジャケット付き段状バッフル式バイオリアクタータンクを有するリアクターシステムの例示的な実施形態の斜視図である。
【図１３】ライナーを含む例示的な熱交換モジュールの分解図である。
【図１４Ａ】本発明に係る垂直方向の通路セグメントを有するライナーを備える熱交換モジュールの断面図である。
【図１４Ｂ】例示的なリアクターシステムに配置される図１４Ａのライナーの上面図である。
【図１５Ａ】本発明に係る水平方向の通路セグメントを有するライナーを備える熱交換モジュールの断面図である。
【図１５Ｂ】例示的なリアクターシステムに配置される図１５Ａのライナーの断面図である。
【図１６Ａ】本発明に係る螺旋状の通路セグメントを有するライナーを備える熱交換モジュールの断面図である。
【図１６Ｂ】例示的なリアクターシステムに配置される図１６Ａのライナーの断面図である。
【図１７】窓に位置合わせされるように構成されたライナーを備える熱交換モジュールの断面図である。
【図１８】本発明に係る例示的なライナーセグメントの断面図である。
【図１９Ａ】フィルムに付着した熱伝導性材料の小片を有する内側又は外側の管状フィルムの断面図である。
【図１９Ｂ】フィルムに付着した熱伝導性材料の小片を有する内側又は外側のバッグフィルムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の好ましい実施形態に関する説明が以下に続く。本発明の特定の実施形態は、例説のために示されており、本発明の限定としては示されていないことが理解される。最初に、本発明の最も広義の包括的な態様が説明され、より詳細な説明がその後に続く。本発明の構成及び方法に関する特徴及び他の詳細は、特許請求の範囲においてさらに指摘される。
【００１７】
さらに、本明細書に記載されている例又は例説は、用語又は複数の用語（これによってそれらは役立てられる）に関する制限、限定又は規定の表現と見なされては決してならない。その代わりに、これらの例又は例説は、特定の一実施形態に関して説明されているもの及び単に例説に過ぎないものと見なされるべきである。当業者ならば、任意の用語又は複数の用語（これによってこれらの例又は例説が役立てられる）が、それによって記載されている場合もあれば、本明細書の他の場所にも記載されていない場合もある他の実施形態を包含し、また、すべてのこのような実施形態が、用語又は複数の用語の範囲内に含まれることが意図されていることを理解するであろう。このような非限定的な例及び例説を指定する言葉は、「例えば」及び「一実施形態では」を含むが、これらに限定されない。
【００１８】
本明細書で使用される場合、用語「を備える」、「を備えている」、「を含む」、「を含んでいる」、「を有する」、「を有している」又はこれらの何らかの他の変化形は、非排他的包含を含むことを意図されている。例えば、要素のリストを含む工程、物品又は装置は、必ずしもこれらの要素のみに限定されず、明示的に列挙されていない又はこのような工程、物品、もしくは装置に固有の他の要素を含み得る。さらに、明示的な指示がない限り、「又は」は、包含的な「又は」を意味し、排他的な「又は」を意味しない。
【００１９】
本明細書に開示されているのは、流体を収容して操作するための及び化学的、生物学的又は薬学的な反応又は処理に関連付けられた流体の温度を調節するためのシステム及び方法である。本発明の特定の実施形態は、例えば、可撓性折り畳み式バッグ又は剛性もしくは半剛性熱交換モジュールの形態であってもよい熱交換器を含む槽を実現することによって、流体収容システムに一連の改善及び特徴をもたらす。本発明の一部の実施形態は、冷媒が流通する中空バッフル（ライナーの内部もしくは外部又は両方にある）を含む。本発明の他の実施形態は、１００％のタンク表面に冷媒を供給して、タンク内に配置された可撓性バッグバイオリアクターから熱を伝導して取り去るジャケット付き段状バッフル式バイオリアクタータンクを含む。
【００２０】
本明細書の説明の多くは、バイオリアクター及び化学的な反応システムに関連する、本発明の例示的な用途に関するが、本発明及びその使用は、これに限定されない。また、本発明の態様は収容システム一般に関係する状況を含む他の状況及び収容用又は混合もしくは他の処理用のシステムにおいても使用され得ることが理解されるべきである。
【００２１】
用語「剛性」及び「半剛性」は、本明細書において、「非折り畳み式」の構造、すなわち、折り重ねられない構造、折り畳まれない構造又は通常の力を受けてその細長い寸法を大幅に縮小するようには変形しない構造を説明するために交換可能に使用される。内容によっては、「半剛性」はまた、「剛性」要素よりは可撓性である構造（例えば、曲げることができる管又は導管）を意味し、さらに、通常の条件及び力では長手方向に潰れないものを意味する。「可撓性容器」、「可撓性バッグ」又は「折り畳み式バッグ」は、本明細書で使用される場合、容器又はバッグが、内圧（例えば、別個の支持構造の助けがない場合にその中に収容された液体又はガスの重量又は静水圧に起因する圧力）を受けたときにその形状及び／又は構造の完全性を維持することができないことを示す。剛性槽又はタンクなどの再利用可能な支持構造が、折り畳み式バッグを囲んで支持するために利用されてもよい。
【００２２】
用語「槽」は、本明細書で使用される場合、一般に、可撓性バッグを囲んで支持する支持構造又はタンクを意味する。槽という用語は、生物学的又は生化学的な処理において一般的に使用されるバイオリアクター槽及び他の容器又は導管（例えば、細胞培養／精製システム、混合システム、培地／緩衝剤調製システム及び濾過／精製システム（例えば、クロマトグラフィー及び接線流フィルタシステム）、並びにこれらに関連する流路を含む）を包含することを意図されている。バイオ処理産業において、用語「槽」は、多くの場合、温度調節が求められる任意の密閉されたバイオ処理容積体を特徴づけるために使用される。用語「リアクター」及び「リアクターシステム」は、本明細書において交換可能に使用され、当該技術分野で周知のように細胞培養及びワクチン製造用のリアクターを含むが、これに限定されない化学的、薬学的及び生物学的なリアクターを包含することを意図されている。
【００２３】
以下で詳述されるように、化学的、薬学的又は生物学的リアクターシステムで用いる熱交換モジュールは、外側の支持構造と内側の交換可能な反応容器との間においてリアクターシステムに配置されるように構成された本体を含んでもよい。さらに本体は、熱伝達を容易にするために内側の交換可能な反応容器に接触するように適合された１以上の熱伝導面を含んでもよい。さらに、熱交換モジュールは、モジュール本体内に配置された熱交換器を含んでもよく、また、熱交換流体が流通することができる流体流通路を含んでもよい。熱交換モジュールは、リアクターシステムから取り外し可能であってもよいし、或いは、リアクター支持構造と一体的に形成されてもよい。また、熱交換モジュールは、内部の交換可能な容器内の流体又は槽内を流通する流体の混合を強化するように形成されてもよい。混合の強化により、リアクターシステムにおける熱伝達の効率が増加され得る。
【００２４】
折り畳み式バッグを支持するために使用され得る支持構造は、バッグを囲み及び／又は収容することができる任意の適切な形状を有してもよい。場合によって、支持構造は再利用可能である。支持構造は、実質的に剛性材料から形成されてもよい。支持構造を形成するために使用され得る材料の非限定的な例は、ステンレス鋼、アルミニウム、ガラス、樹脂含浸繊維ガラスもしくは炭素繊維、ポリマー（高密度ポリエチレン、ポリアクリル酸塩、ポリカーボネート、ポリスチレン、ナイロン又は他のポリアミド、ポリエステル、フェノール系ポリマーなど）及びこれらの組合せを含む。材料は、これが使用される環境での使用に関して認証され得る。例えば、剥落しない（ｎｏｎ−ｓｈｅｄｄｉｎｇ）材料が、極小の粒子状物質の生成が必要とされる環境において使用されてもよい。加えて、支持構造は、支持構造の性質を変更するために流体を流すための他の構成要素（通路など）及び／又は材料を収容するための他の構成要素を含んでもよい。
【００２５】
再利用可能な支持構造又は槽は、任意の適切な容積を有してもよく、場合によっては、支持構造内に収容される容器と実質的に同じ容積を有する。再利用可能な支持構造は、例えば、約５リットル〜約５，０００リットルの容積を有してもよい。１０，０００リットルを上回る容積も可能である。
【００２６】
しかしながら、他の実施形態では、リアクターシステムは、別個の容器（例えば、折り畳み式バッグ）及び支持構造を含まず、その代わりに、自立型の使い捨て可能な容器を備える。例えば、流体の保持及び／又は貯蔵に使用され得る容器は、プラスチック槽の形態をしていてもよく、また、これに一体的に又は取り外し可能に取り付けられた撹拌システムを随意に含んでもよい。撹拌システムは、容器と共に使い捨て可能であってもよい。特定の一実施形態では、このようなシステムは、ポリマー容器又は可撓性バッグに配置され、かつ外部磁気駆動システムによって適切な位置に保持される磁気インペラを含む。別の実施形態では、熱交換器として使用される容器は、剛性容器の形態をしている。したがって、容器及び支持構造に言及して本明細書で説明されている槽の態様及び特徴の多くは、自立型の使い捨て可能な容器にも当てはまることを理解されたい。
【００２７】
本明細書で説明されているように、折り畳み式バッグなどの槽は、槽の内容物を混合するための混合システムを含んでもよい。場合によって、１つより多くの撹拌器又はインペラが、混合力を増大させるために使用されてもよく、また、インペラは同じであっても、異なってもよい。場合によって、撹拌器は、高さを調整することができる（例えば、駆動シャフトが、タンクの底部より上へのインペラの上昇を可能にし及び／又は多数のインペラが使用されることを可能にするように）ものであってもよい。槽の混合システムは、場合により、容器と共に使い捨て可能（すなわち、使い捨てを意図したもの）であってもよい。流体を混合するための様々な方法が、容器において実施されてもよい。例えば、磁気駆動、スパージング及び／又はエアリフト式インペラが使用されてもよい。また、磁気的に結合されていない、シールされた直接シャフト駆動式混合器が使用されてもよい。さらに又は或いは、混合システムは、可変インペラブレード構成を有するインペラを含んでもよい。
【００２８】
多くの開示されている例は、折り畳み式バッグ、ライナー又は可撓性容器の使用を含む。加えて、本発明の実施形態は、非折り畳み式バッグ、剛性容器、半可撓性容器及び液体の入れ物を含む他の構成を利用するシステムを含んでもよい。
【００２９】
折り畳み式バッグは、多くのプラスチックなどの本質的に可撓性材料から作られてもよいし、或いは、普通に剛性材料と考えられているもの（ガラス又は特定の金属など）から作られてもよいが、容器を、別個の支持構造の助けがない場合に動作中に予期される内圧を受けたときに全体としてその形状又は構造の完全性を維持することができないものにする厚さ又は他の物理的性質を有する。一部の実施形態では、折り畳み式バッグは、可撓性材料及び実質的に剛性材料（剛性ポリマー、金属又はガラスなど）の組合せを含む。例えば、折り畳み式バッグ、ライナー又は他の容器は、剛性構成要素（混合及び／又は消泡システムのための接続部、ポート、支持体など）を含んでもよい。
【００３０】
一部の実施形態では、剛性容器又は折り畳み式バッグは、バルク材料として、例えば、ポリマー材料を備える。ポリマー材料（本明細書で説明されているものなど）は、例えば、予期される架橋結合の程度を調節するためにポリマーブレンドの成分の量を調整することによって、適切な物理的及び機械的特性を有するように選択されるか又は組み立てられてもよい。例えば、当業者は、ポリマーの熱伝導率、特定の処理技術との適合性、熱伝導性材料との適合性、容器に収容される物質（細胞、栄養素、溶媒など）との適合性及び容器内部での反応の実行に関連付けられる滅菌又は他の処理もしくは前処理との適合性などの要因に基づいて容器への使用に適したポリマーを選択してもよい。
【００３１】
一部の実施形態では、折り畳み式バッグは、ホモポリマー又はコポリマーなどの適切な可撓性材料から形成される。可撓性材料は、ＵＳＰ  Ｃｌａｓｓ  ＶＩ認証のもの（例えば、シリコーン、ポリカーボネート、ポリエチレン及びポリプロピレン）であってもよい。可撓性材料の非限定的な例は、ポリエチレン（例えば、直鎖状低密度ポリエチレン及び超低密度ポリエチレン）、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ二塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エチレン酢酸ビニル、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸、ポリビニルアルコール、ナイロン、シリコーンゴム、他の合成ゴム及び／又はプラスチックなどのポリマーを含む。可撓性容器の部分は、剛性ポリマー（例えば、高密度ポリエチレン）、金属又はガラスなどの実質的に剛性材料を含んでもよい。実質的に剛性材料は、例えば、取付具を支持するための領域に利用されてもよい。
【００３２】
他の実施形態では、容器は、実質的に剛性物質である。随意に、容器の全体又は部分は、容器内部の内容物の観察を可能にするために光学的に透明であってもよい。容器を形成するために使用される材料又は材料の組合せは、可撓性、穿刺強度、引張強度、液体及びガスの透過性、不透明度、並びに継ぎ目のない折り畳み式バッグを形成するためのブロー成形などの特定の工程への適合性などの１つ以上の性質に基づいて選択されてもよい。容器は、場合により使い捨てのもの、すなわち、使い捨て可能であってもよい。
【００３３】
容器は、液体を保持するための任意の適切な厚さを有してもよく、また、動作中、すなわち、処理されている間の穿刺に対して特定の抵抗力を有するように設計されてもよい。材料（容器壁など）の厚さは、多くの場合「ミル」で規定される。ミルは、１０００分の１（１０-3）インチと等しく、０．０２５４ミリメートルに相当する長さの単位である。単位「ミリメートル」は、本明細書では「ｍｍ」と省略される。例えば、本発明の実施形態での使用に適した折り畳み式バッグの可撓性壁部の厚さは、１０ミル未満（０．２５４ｍｍ未満）又は約１０ミル〜約１００ミル（約０．２５４ｍｍ〜約２．５４ｍｍ）又は約１５ミル〜約７０ミル（約０．３８ｍｍ〜約１．７８ｍｍ）又は約２５ミル〜約５０ミル（約０．６４ｍｍ〜約１．２７ｍｍ）であってもよい。さらに別の例において、容器の壁は、約２５０ミルの全厚を有してもよい。
【００３４】
一部の実施形態では、容器は、容器に特定の性質を与えるために互いに積層され得るか又は互いに付着され得る１つより多くの材料層を含む。例えば、１つの層は、実質的に酸素不透過性材料から形成されてもよい。別の層は、容器に強度を与える材料から形成されてもよい。さらに別の層は、容器内に収容され得る流体に対する耐化学性を与えるために含まれてもよい。容器の１つ以上の層は、以下でより詳細に説明されるように、容器の内部と、容器の外部の環境との間の熱伝達を容易にするために熱伝導性材料を含んでもよい。
【００３５】
本明細書に開示されている容器、ライナー又は他の物品は、任意の適切な層の組合せから形成されてもよい。非限定的な例は、同じ又は異なる材料の１つの層〜約５つの層を備える物品を含む。各層の厚さは、例えば、約３ミル〜約２００ミル（約０．０７６ｍｍ〜約５．０８ｍｍ）又はその組合せであってもよい。
【００３６】
折り畳み式バッグ又は他の容器と一体化される構成要素は、バッグ又は容器の材料と同じか又は異なり得る任意の適切な材料で形成されてもよい。一実施形態では、容器は、第１のポリマーで形成され、構成要素は、第１のポリマーとは異なる（例えば、組成、分子量又は化学構造において）第２のポリマーで形成される。当業者ならば、材料加工技術に精通しており、適切な材料及び材料の組合せを選択するために、本明細書で説明されている方法においてこのような技術を使用することができるであろう。
【００３７】
本発明の実施形態での使用に適した剛性容器又は折り畳み式バッグは、液体を収容するための任意のサイズを有してもよい。例えば、容器は、約０．１リットル〜約１０，０００リットル（約１００立法センチメートル〜約１×１０7立法センチメートル）の容積を有してもよい。用語「立法センチメートル」は、本明細書では「ｃｍ3」と省略される。他の非限定的な例において、容器は、約５リットル〜約５，０００リットル（約５，０００ｃｍ3〜約５×１０6ｃｍ3）又は約４０リットル〜約１，０００リットル（約４×１０4ｃｍ3〜約１×１０6ｃｍ3）の容積を有してもよい。１０，０００リットル（１×１０7ｃｍ3）を上回る容積も可能である。適切な容積は、容器の特定の使用に依存してもよい。例えば、熱交換器として使用される折り畳み式バッグは、多量の流体を保持し、貯蔵するために使用される折り畳み式バッグよりも小さい容積を有してもよい。
【００３８】
折り畳み式バッグが使用される場合、折り畳み式バッグは、液体が充填される前は実質的に収縮されていてもよく、また、液体が充填されると同時に膨張し始めてもよい。他の実施形態では、本発明は、開放型の容器システムを含んでもよい。
【００３９】
多くの既存の折り畳み式バッグは、２つの長手方向の継ぎ目を有する容器を形成するために熱接合又は化学接合によって接合された、プラスチック材料の２つのシートから組み立てられる。次に、シートの開放端が、知られている技術を用いてシールされ、容器壁を貫通するアクセスアパーチャが形成される。一部の実施形態では、継ぎ目のない折り畳み式バッグが、特有の形状及び構成を有する特定の再利用可能な支持構造に適合するように特別に作られてもよい。実質的に完璧に適合する折り畳み式バッグが、例えば、バイオリアクターシステム又は生化学的もしくは化学的反応システムの一部として使用されてもよい。また、場合によっては、継ぎ目のない剛性又は半剛性容器が有益であり得る。
【００４０】
継ぎ目のない容器に関するさらなる説明は、その全体の教示が参照により本明細書に組み込まれる、２００７年６月１５日に提出され、２００８年３月２０日に米国特許出願公開第２００８／００６８９２０号明細書として公開された、「Ｇａｓ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ，Ｆｏａｍ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｂａｇ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｌｌａｐｓｉｂｌｅ  Ｂａｇ  Ｖｅｓｓｅｌｓ  ａｎｄ  Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒｓ」という名称の、Ｇ．Ｈｏｄｇｅらによる米国特許出願第１１／８１８，９０１号明細書に見出すことができる。
【００４１】
本発明は、以下の例（例説のために挙げられており、本発明を限定するためのものでは決してない）においてより詳細に説明される。一実施形態では、一定量の液体を収容するように構成された槽は、バイオリアクターシステムの一部である。ここで図面を参照すると、図１の概略図は、再利用可能な支持構造１４を含む槽１０を描いている。支持構造１４の例は、容器１８を囲み、収容するステンレス鋼製のタンク又は槽である。一部の実施形態では、容器１８は、折り畳み式のバッグ又はライナー（例えば、ポリマーバッグ）として構成され、また、管、磁気駆動ポンプ及び／又は破泡器（ｆｏａｍ  ｂｒｅａｋｅｒ）を随意に含んでもよい。他の実施形態では、容器１８は、実質的に剛性材料から作られる。容器１８は、使い捨て可能であってもよく、また、支持構造から容易に取り外し可能なように構成されてもよいし、或いは、支持構造に不可逆的に連結されるように構成されてもよい。
【００４２】
折り畳み式バッグが、容器１８として使用される場合、折り畳み式バッグは、化学的、生化学的又は生物学的反応などの所望の処理を実行するために必要な反応物、媒体又は他の成分を含有してもよい液体２２を収容するために組み立てられ、配置されてもよい。また、折り畳み式バッグは、液体２２が使用中に実質的に折り畳み式バッグのみに接触し続け、支持構造１４には接触しないように構成されてもよい。このような実施形態では、折り畳み式バッグは、使い捨て可能であり、１回の反応又は１回の一連の反応に使用されてもよく、その後、バッグは処分されてもよい。このような実施形態の折り畳み式バッグ内の液体は、支持構造１４に接触しないため、支持構造１４は、清掃せずに再利用され得る。容器１８内で反応が起こった後、容器１８は、再利用可能な支持構造１４から取り除かれ、第２の使い捨て可能な容器と交換されてもよい。第１の容器１８又は再利用可能な支持構造１４のどちらの清掃も必要とせずに、第２の容器内で第２の反応が実行され得る。特定の実施形態では、液体２２が、バッグからの漏れに起因して再利用可能な支持構造に接触するようになる場合、槽１０に関連付けられた１つ以上の漏れ検出システムが、漏れを検出し、適切な手段を取ることができるように使用者に通知する。
【００４３】
さらに図１に示されているのは、随意の入口ポート４２及び随意の出口ポート４６であり、随意の入口ポート４２及び随意の出口ポート４６は、容器１８又は再利用可能な支持構造１４に形成されてもよく、また、容器１８への又は、容器１８からの液体２２又はガスのより好適な導入及び除去を容易にすることができる。容器１８は、任意の適切な数の入口ポート４２及び任意の適切な数の出口ポート４６を有してもよい。例えば、複数の入口ポート４２は、複数のスパージャ４７を介して様々なガス組成物を供給するために又は容器１８へのその導入前のガス分離を可能にするために使用されてもよい。これらのポートは、容器１８に関する任意の適切な位置に配置されてもよい。例えば、スパージャ４７を含む特定の槽の場合、容器１８は、容器１８の底部に配置された１つ以上のガス入口ポートを含んでもよい。管は、それぞれ容器１８への又は、容器１８からの液体の導入及び除去のための供給ライン及び回収ラインを形成するように入口ポート４２及び出口ポート４６に連結されてもよい。随意に、容器１８又は支持構造１４は、ユーティリティタワー（ｕｔｉｌｉｔｙ  ｔｏｗｅｒ）５０を含んでもよく、ユーティリティタワー５０は、容器１８又は支持構造１４の内部にある１つ以上の装置と１つ以上のポンプ、コントローラ、もしくは電子装置（センサ電子装置、電子インターフェース及び加圧ガスコントローラなど）又は他の装置との相互接続を容易にする。このような装置は、制御システム３４を用いて制御されてもよい。また、制御システム３４は、漏れ検出システム及びしわ除去システム（ｗｒｉｎｋｌｅ  ｒｅｍｏｖａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）への信号の送信及びこれからの信号の受信のために使用されてもよい。
【００４４】
多数のスパージャ４７を含むシステムの場合、制御システム３４は、スパージャ４７のそれぞれと動作可能に関連付けられてもよく、また、スパージャ４７を互いに独立して動作させるように構成されてもよい。これにより、容器１８内に導入される多種類のガスの制御が可能となり得る。
【００４５】
一般に、本明細書で使用される場合、１つ以上の他の構成要素と「動作可能に関連付けられる」、発明システムの構成要素は、これらの構成要素が、互いに直接連結されるか、互いに連結もしくは取り付けられることなく互いに直接物理接触するか又は互いに直接連結されない、すなわち、互いに接触しない一方で、機械的、電気的、流体的、もしくは電磁信号を介して遠隔的に相互に接続され、これにより、このように関連付けられた構成要素がその所期の機能を実行することがもたらされるか又は可能となることを示している。
【００４６】
槽１０は、インペラ５１などの混合システムを随意に含んでもよく、インペラ５１は、容器１８の外部にあってもよいモータ５２を用いて軸線を中心に回転されてもよい。一部の実施形態では、以下でより詳細に説明されるように、インペラ５１及びモータ５２は磁気的に結合される。混合システムは、制御システム３４によって制御されてもよい。混合システムは、以下でさらに詳細に説明される。
【００４７】
さらに又は或いは、槽１０は、機械的な消泡装置などの消泡システムを含んでもよい。図１に例説されている実施形態に示されているように、消泡装置は、例えばインペラ６１を含んでもよく、インペラ６１は、モータ６２を用いて磁気的に回転されてもよく、モータ６２は、容器１８の外部にあってもよい。インペラ６１は、容器１８のヘッドスペース６３に含まれる泡を壊すために使用されてもよい。一部の実施形態では、消泡システムは、制御システム３４を介してセンサ４３（例えば、泡センサ）と電気的に通信する。センサ４３は、例えば、ヘッドスペース６３内の泡の高さもしくは量又は容器１８内の圧力を測定してもよい。センサ４３による測定によって、消泡システムの調節又は制御がトリガされてもよい。他の実施形態では、消泡システムは、センサから独立して動作される。
【００４８】
また、支持構造１４及び／又は容器１８は、一部の実施形態では、１つ以上のポート５４を含んでもよく、１つ以上のポート５４は、液体２２に溶解したガスのｐＨもしくは量などの状態のサンプリング、測定及び／もしくは分析のために又は他の目的のために使用されてもよい。また、支持構造１４は、容器１８内の液体２２の高さを見るための１つ以上の覗き窓６０を含んでもよい。１つ以上の接続部６４は、容器１８の上部又は任意の他の適切な位置に配置されてもよい。接続部６４は、液体及びガスなどを容器１８に加えるか又は容器１８から引き出すための開口、管及び／又はバルブを含んでもよく、これらのそれぞれは、流量センサ及び／又はフィルタ（図示せず）を随意に含んでもよい。支持構造１４は、槽１０の輸送を容易にするための車輪６８を随意に有する複数の脚６６をさらに含んでもよい。
【００４９】
以下でさらに詳細に説明されるように、本発明の槽又はリアクターシステムは、熱交換モジュールを備え、熱交換モジュールは、内側の交換可能な反応容器を有するリアクターシステムに配置されるように構成された本体であって、熱伝達を容易にするために内側の容器に接触するように適合された１以上の熱伝導面をさらに含む本体と、モジュール本体内に配置された熱交換器であって、熱交換流体が流通され得る流体流通路を有する熱交換器とを含んでもよい。
【００５０】
図１に示されている特徴のすべてが、本発明のすべての実施形態に存在する必要はないこと及び、例説されている要素が、他の仕方で配置又は構成されてもよいことが理解されるべきである。また、付加的な要素（本明細書で説明されている要素など）が、他の実施形態に存在してもよい。一部の実施形態では、図１に示されている１つ以上の構成要素は、図２に示されているように、また以下でより詳細に説明されるようにバイオリアクターシステム１００の一部として構成される。
【００５１】
一部の実施形態では、本明細書で説明されている熱交換システムは、図２に概略的に示されているように、バイオリアクターシステム１００などのバイオリアクターシステムの１つ以上の構成要素と流体連通する。例えば、容器１８は、図３〜図１８に関連して説明される熱交換器２００を備えてもよい温度コントローラ１０６と動作可能に関連付けられてもよく及び／又はこれと流体連通してもよい。しかしながら、他の実施形態では、当業者に知られている閉ループの水ジャケット、電気加熱ブランケット、ペルチェ（ＰＥＬＴＩＥＲ）加熱器もしくは冷却器又は他の温度制御システムもまた、容器１８と組合せて使用され得る。
【００５２】
本発明の一実施形態では、インタークーラが、バイオリアクターに流入する前に入口スパージガス及び／又はヘッドスペースガスの冷却を行うために使用されてもよい。インタークーラのこの使用は、冷却されたガスがバイオリアクターを通過するときにバイオリアクター内の液体からのさらなる熱除去を実現する。外部供給源からの空気などのガスによってバイオリアクターのヘッドスペースを一掃することが、ヘッドスペースからの二酸化炭素の除去及びバイオリアクター内の液体のｐＨの制御を助けることができることはよく知られている。また、ヘッドスペースに流入する冷却された空気は、出口空気凝縮器の水分負荷を低減する、ヘッドスペースにおける凝縮を増加させる。インタークーラとしての使用に適した装置の例は、その全体の教示が参照により本明細書に組み込まれる、２０１０年９月３０日に提出され、２０１１年４月７日に国際公開第２０１１／０４１５０８号パンフレットとして英語で公開された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５０８５９号明細書に記載されている。
【００５３】
また、温度制御システムは、容器１８の内部の内容物の温度を検知するための熱電対及び／又は抵抗温度検出器を含んでもよい。熱電対は、容器１８内の内容物の温度を制御するために温度コントローラ／熱交換器に動作可能に接続されてもよい。随意に、本明細書で説明されているように、熱伝導性材料が、容器１８の部分を形成するために使用されるポリマー材料の絶縁効果に打ち勝つために、例えば図２の熱伝達面１０４、１０４ａ又は図１９Ａの熱伝達面８０４及び図１９Ｂの熱伝達面８１４を形成するように容器１８の表面と関連付けられてもよい。
【００５４】
場合によって、センサ１０８及び／又はプローブが、センサ電子装置モジュール１３２に接続されてもよく、センサ電子装置モジュール１３２の出力が、端子盤１３０及び／又は継電器箱１２８に送信されてもよい。容器内部の１つ以上の処理パラメータ（例えば、温度、圧力、ｐＨ、溶解した酸素（ＤＯ：ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ  ｏｘｙｇｅｎ）、溶解した二酸化炭素（ＤＣＯ2：ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｄｉｏｘｉｄｅ）、混合率（ｍｉｘｉｎｇ  ｒａｔｅ）及びガス流量など）の制御及び／又は監視を行うための様々なセンサ及び／又はプローブが使用されてもよい。検知動作の結果は、様々なパラメータ（温度及び重量／体積の測定値など）の計算及び制御ための、並びに表示及びユーザインターフェースのためのコンピュータ又はコンピュータにより実施された制御システム１１５に入力されてもよい。また、このような制御システム１１５は、処理動作の環境パラメータを安定させるか又は制御する目的で必要に応じて容器１８に供給されるか又は容器１８から引き出される熱、空気又は液体を制御するために電子的、機械的及び／又は空気力学的なシステムの組合せを含んでもよい。制御システム１１５は、他の機能を実行してもよく、何らかの特定の機能又は１組の機能を有するように限定されないことが理解されるべきである。
【００５５】
１つ以上の制御システム１１５は、上記した機能又はその任意の適切な組合せを実行するために、マイクロコード又はソフトウェアを用いてプログラムされたプロセッサを用いて、専用のハードウェア及び／又はファームウェアなどにより、多数の方法で実施されてもよい。制御システム１１５は、生物学的又は化学的な反応のための単一のリアクター又は独立したもしくは相互に接続された多数のリアクターの、１つ以上の動作を制御してもよい。図２に描かれている実施形態は、撹拌器／インペラシステムのための駆動モータ１１２と、駆動部を制御するためのコントローラ１１４と、モータ１１２を制御するための駆動部１１６とを備える駆動制御システム１１０を描いている。
【００５６】
本明細書で説明されている（例えば、図２を参照しながら）システムの各実施形態及びその構成要素は、ソフトウェア（例えば、Ｃ、Ｃ＃、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、もしくはこれらの組合せ）、ハードウェア（例えば、１つ以上の特定用途向け集積回路）、ファームウェア（例えば、電気的にプログラムされたメモリ）又はこれらの組合せを含む様々な技術のいずれかを用いて実施されてもよい。
【００５７】
本明細書で説明されている様々な実施形態は、１つ以上のコンピュータシステムにおいて実施されてもよい。これらのコンピュータシステムは、例えば、汎用コンピュータ（例えば、ＩＮＴＥＬ（登録商標）プロセッサ（ＰＥＮＴＩＵＭ（登録商標）又はＸＳＣＡＬＥ（登録商標）など）（インテル株式会社（ＩＮＴＥＬ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．）に基づいたものなど）であってもよい。任意の種類のコンピュータシステムの１つ以上が、本明細書で説明されている様々な実施形態を実施するために使用されてもよいことが理解されるべきである。コンピュータシステムは、特別にプログラムされた特殊用途のハードウェア（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））を含んでもよい。様々な構成要素は、ソフトウェア、ハードウェア、もしくはファームウェア又はこれらの任意の組合せで実施されてもよい。さらに、このような方法、動作、システム、システムの要素及びその構成要素は、上で説明したコンピュータシステムの一部として又は独立した構成要素として実施されてもよい。
【００５８】
また、槽は、一部の実施形態では１つ以上のガス源１１８、１２４（空気、酸素、二酸化炭素、窒素、アンモニア又はこれらの混合物などの）に接続されてもよい。ガスは、例えば、圧縮されてもよいし、圧送されてもよい。このようなガスは、例えば、容器１８の内部で生成物を生成するのに適した増殖又は反応条件を実現するために使用されてもよい。また、ガスは、混合又は他の目的のために容器内部の内容物へのスパージを行うために使用されてもよい。
【００５９】
図２において、ガス源１１８及び１２４からの入口ガスは、容器１８に流入する前にフィルタ１２０及び／又は流量計及び／又はバルブ１２２（制御システム１１５によって制御されてもよい）を随意に通過してもよい。バルブ１２２は、ソレノイドバルブ１２６によって制御され得る、例えば圧縮された空気、二酸化炭素又は他のガス１２４によって駆動される空気圧式アクチュエータであってもよい。これらのソレノイドバルブ１２６は、制御システム１１５に接続された端子盤１３０に接続された継電器１２８によって制御されてもよい。端子盤は、例えば、ＰＣＩ端子盤又はＵＳＢ／パラレルポートもしくはファイヤポート（ｆｉｒｅ  ｐｏｒｔ）の接続端子盤を備えてもよい。他の実施形態では、フラッシュ閉鎖バルブ（ｆｌｕｓｈ  ｃｌｏｓｉｎｇ  ｖａｌｖｅ）が、追加ポート、回収バルブ及びサンプリングバルブに使用されてもよい。また、流量を正確に計測することができる進歩的な管状のピンチバルブが使用されてもよい。場合によって、例えば、入口ポート、出口ポート及びサンプリングポートに関して、バルブは、フラッシュ閉鎖バルブであってもよい。入口ガスは、槽の任意の適切な入口に接続されてもよい。一実施形態では、入口ガスは、以下でより詳細に説明されるように独立して制御され得る１つ以上のスパージャに関連付けられる。
【００６０】
図２に例説されている例示的な実施形態に示されているように、図１に例説されている容器１８及び支持構造１４は、全体のバイオリアクターシステム１００の一部として様々な構成要素と動作可能に関連付けられてもよい。したがって、図２において、容器１８及び／又は支持構造１０２は、フィルタ、センサ及び混合器などの機能部品との連結並びに液体培地及びガスなどの試薬を供給するためのラインとの連結を容易にするためにいくつかの取付具を含んでもよい。容器１８及び取付具は、外部の浮遊している汚染物質から容器１８の内部の内容物を保護する「無菌外被（ｓｔｅｒｉｌｅ  ｅｎｖｅｌｏｐｅ）」を形成するために使用前に滅菌されてもよい。一部の実施形態では、容器１８の内部の内容物は、再利用可能な支持構造１０２には接触せず、したがって、再利用可能な支持構造１０２は、特定の化学的又は生物学的な反応を起こした後に、滅菌せずに再利用され得る一方で、容器１８及び／又は容器１８に連結された取付具は処分されてもよい。他の実施形態では、容器、取付具及び／又は再利用可能な支持構造１０２は再利用されてもよい（例えば、清掃及び滅菌後に）。
【００６１】
本明細書で使用される場合、用語「温度制御面」は、「熱伝達面」と同じ意味を有する。温度制御面は、折り畳み式のバッグ又は管の１つ以上の外面部又は内面部に接触してもよい。温度制御面は、熱伝導性材料（例えば、複数の粒子８０４、８１４（それぞれ図１９Ａ、図１９Ｂ）など）から形成される熱伝導面を備えてもよい。粒子８０４、８１４は、それぞれ、管８００の部分の可撓性ポリマー管８０２の表面又は可撓性バッグ８１０の部分のフィルム８１２の表面に埋め込まれる。管８０２及びバッグ８１０は、単一壁又は二重壁のものであってもよく、二重壁の場合、熱伝導性材料は、内壁又は外壁の少なくとも一方に埋め込まれてもよい。温度制御面は、流体が流れることを可能にする通路を備える熱伝導板と、流体が流れることを可能にする通路であって、板に関連付けられていない通路と、これらの組合せとを備えてもよい。
【００６２】
折り畳み式バッグ１８に流れ込む流体の温度は、一実施形態では、折り畳み式バッグ１８への及び／又はからの熱の伝達を促進する目的で折り畳み式バッグの１つ以上の表面と熱伝達面とを関連付けることによって変化されてもよい。一部の実施形態では、本発明のシステムは、バッグ１８に接触するように適合された熱交換モジュールを含む。
【００６３】
熱伝導を高めるために、折り畳み式バッグの１つ以上の表面は、熱伝達面（例えば、熱伝導性材料）に関連付けられてもよい。例えば、一実施形態では、折り畳み式バッグを形成するために使用される材料は、その中に埋め込まれた熱伝導性粒子を有してもよい。特定の実施形態では、折り畳み式バッグの外面部はまた、熱伝導性材料を備える温度制御面（熱交換モジュールに配置された熱伝導面など）と接触する。
【００６４】
場合によって、熱交換率は、熱伝達面又は容器を形成するために使用される材料によって望ましい又は最適なレベル未満に制限される。例えば、折り畳み式バッグの形態をした使い捨て可能なライナーの使用を含むシステムは、一般に、ポリエチレン、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）又はエチレン酢酸ビニルなどの低熱伝導性材料から作られる。この問題に対応するために、本明細書で説明されている表面（折り畳み式バッグ又は剛性容器など）は、特定の実施形態ではそれに関連付けられた１つ以上の熱伝導性材料を含んでもよい。一実施形態では、表面は、該表面の少なくとも一部に埋め込まれた熱伝導性材料を備える。さらに又は或いは、熱伝導性材料は、容器の壁を裏打ちしてもよい。例えば、熱伝導性材料及び容器の壁は、積層構造を形成してもよい。
【００６５】
有利には、熱交換器モジュールは、上述の不都合な熱伝達特性を有するシステムにおいて利用されてもよい。熱交換器モジュールは、熱伝導性材料が、容器の内部から容器の外部の環境へ熱を伝導して取り去るか又は容器の外部の環境から容器内に熱を伝導するように適合されるように形成され、構成されてもよい。容器が再利用可能な支持構造（例えば、熱伝導板又はステンレス鋼製のタンク）によって支持される実施形態では、容器からの又は、容器への熱伝導は、支持構造に結合された熱交換モジュールによって容易にされてもよい。例えば、容器の内部の内容物からの熱は、容器の熱伝導性材料を介して、同様に熱伝導性であってもよい支持構造に放散されてもよい。
【００６６】
一部の実施形態では、熱伝導性材料は、複数の粒子の形態をしている。粒子は、ナノ粒子、マイクロ粒子及び粉末などの形態をしていてもよい。また、熱伝導性材料は、ナノチューブ、ナノワイヤ、ナノロッド、繊維、メッシュ又は他の存在物の形態をしていてもよい。熱伝導性材料は、例えば、各存在物の全部又は一部が、容器を形成するために使用された材料によって覆われるか又は包まれるように、容器を形成するために使用された材料に埋め込まれてもよい。
【００６７】
一部の実施形態では、埋め込まれる熱伝導性材料は、容器を形成するために使用される材料のバルク部分の全体にわたって実質的に均一に分散される。これに関連して、「実質的に均一に分散される」は、断面が材料の複数の無作為の断面位置に関して平均構造を備えるそのような材料の断面部の観察により、サイズの特異性（例えば、粒子又は原子のオーダーにおける）に関する材料の調査が、バルク材料における熱伝導性材料の本質的に均一な分散を明らかにすることを意味する。顕微鏡写真、走査電子顕微鏡写真又は他の同様のマイクロスケールもしくはナノスケールの調査工程が、本質的に均一な分布を明らかにしてもよい。
【００６８】
他の実施形態では、熱伝導性材料は、熱伝達面を形成するために使用される材料のバルク部分の全体にわたって実質的に均一に分散されないことが理解されるべきである。例えば、粒子の勾配が、熱伝達面の断面にわたって形成されてもよい。例えば、熱伝導性材料は、熱伝達面の一部が、熱伝導性材料を含み、容器又は熱交換モジュールに隣接する別の部分も、熱伝導性材料を含むように構成されてもよい。或いは、熱伝導性材料は、熱伝達面の一部が、熱伝導性材料を含み、容器又は熱交換モジュールに隣接する別の部分が、熱伝導性材料を含まないように細片、ワイヤとして存在してもよいし又は他の構成を有してもよい。
【００６９】
熱伝導性材料は、特定の実施形態では２つのポリマーシート間に封入されてもよい。熱伝導性材料及びポリマーの層の交互層も可能である。或いは、一部の実施形態では、容器又はライナーの外面が、熱伝導性材料の層を含む一方で、容器又はライナーの内面は、熱伝導性材料を含まなくてもよい。この構成は、容器又はライナーの内容物と熱伝導性材料との反応性を回避又は限定しながら、熱が容器又はライナーの内容物から（又はこれへ）伝導されることを可能にすることができる。例えば、銀は、高い熱伝導率を有し、熱伝導性材料として使用され得るが、抗菌効果を有することが知られている。容器の外面に銀を配置する（又は２つのポリマー層間に埋め込む）が、容器の内部の内容物に接触しないようにすることによって、容器の内部の内容物（例えば、細胞、タンパク質など）に悪影響を与えることなく、容器の熱伝導が高められ得る。
【００７０】
熱伝導性材料は、任意の適切なサイズ又は寸法を有してもよい。熱伝導性存在物のサイズは、例えば、熱伝達面を形成するために使用されたバルク材料内の特定の分散（例えば、勾配又は実質的に均一な分散）を達成するために、容器の部分における存在物の突出を防止するために又は体積比に対して熱伝導性材料の特定の表面積を有するために選択されてもよい。例えば、熱伝導性材料は、５００ミクロン未満の（又は別の実施形態では１ナノメートル未満の）１以上の断面範囲を有してもよい。
【００７１】
任意の適切な熱伝導材料が、本発明の実施形態における熱伝導性材料として使用されてもよい。熱伝導性材料は、その熱伝導率、粒径、磁気特性、特定の処理技術との適合性（例えば、特定の堆積技術によって堆積される能力）、容器を形成するために使用されるバルク材料との適合性、容器内に収容される材料との適合性、容器の内部での反応の実行に関連付けられた処理又は前処理との適合性及び他の要因などの要因に基づいて選択されてもよい。
【００７２】
１組の実施形態では、熱伝導性材料は、金属を含む。他の場合、熱伝導性材料は、半導体を含む。熱伝導性材料としての使用に潜在的に適する材料は、例えば、周期表の１〜１７の族のいずれかの元素を含む。典型例は、２〜１４の族の元素又は２、１０、１１、１２、１３、１４、１５の族の元素を含む。潜在的に適する要素の非限定的な例は、周期表の２族からはマグネシウム及びバリウムを含み、１０族からはニッケル、パラジウム又はプラチナを含み、１１族からは銅、銀又は金を含み、１２族からは亜鉛を含み、１３族からはホウ素、アルミニウム及びガリウムを含み、１４族からは炭素、シリコン、ゲルマニウム、錫又は鉛を含む。場合によって、熱伝導性材料は、アルミニウム、銅、鉄又は錫である。
【００７３】
熱伝導性材料は、１種類以上の金属を含んでもよい。同様に、熱伝導性材料が、半導体を含む場合、１種類以上の半導体材料が使用されてもよい。さらに、合金が使用されてもよく、また、金属及び半導体の混合物が使用されてもよい。すなわち、熱伝導性材料は、単一金属、単一半導体又は混合された１種類以上の金属もしくは１種類以上の半導体であってもよい。適切な金属の非限定的な例は上に列挙されており、半導体の適切な成分は上に列挙されている。当業者は、上に列挙された元素又は他の元素の１種類以上から形成され得る半導体について十分に承知している。
【００７４】
特定の場合において、熱伝導性材料は、非金属である。例えば、熱伝導性材料は、炭素を含んでもよい。熱伝導性材料は、例えば伝導性ポリマーの形態をしていてもよい。伝導性ポリマーの非限定的な例は、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリチオフェン及びポリアセチレンを含む。
【００７５】
当業者は、必要以上の負担又は必要以上の実験なしに、上で説明した材料又は当該技術分野で知られている他の材料から適切な金属、半導体及び／又は非金属を容易に選択することができる。また、本明細書で説明されている教示は、当業者が本明細書で説明されている実施形態に関連する適切な使用に関して材料を選別することを可能にする。随意に、熱伝導性材料は、材料の特定の化学的又は物理的性質を高めるために被覆又は処理されてもよい。例えば、熱伝導性材料の表面は、材料を親水性の高いもの、疎水性の高いもの、反応性の低いもの及び特定のｐＨを有するものなどにするために界面活性剤、酸化物又は任意の他の適切な材料によって処理されてもよい。これらの及び他の処理が、熱伝導性材料が容器を形成するために使用される材料及び／又は特定の処理技術により適合することを可能にしてもよい。例えば、熱伝導性材料の処理は、熱伝導性材料が、容器を形成するために使用される材料に所望の程度に付着すること、特定の溶媒により溶解可能となること又はより分散可能となることを可能にしてもよい。
【００７６】
図１及び図２の構成要素は、本明細書で説明されている熱交換モジュールと組合せて利用されてもよい。熱交換モジュールは、内側の容器との熱伝達を容易にすることができ、また、流体の温度を様々な程度に変化させるために使用され得る。例えば、流体の温度は、少なくとも２℃、少なくとも５℃、少なくとも１０℃、少なくとも１５℃、少なくとも２０℃又は少なくとも３０℃だけ変化されてもよい。
【００７７】
図３における例示的な実施形態の上面図に示されているように、リアクターシステム３００は、外側の支持構造（本明細書ではタンク又は槽３０２とも呼ばれる）と、可撓性バッグなどの内側の交換可能な又は使い捨ての容器（図示せず）と、内側のリアクター容器（図示せず）に接触するように適合された１以上の熱交換モジュール３０４とを含んでもよい。熱交換モジュール３０４は、本体３０６及び本体３０６内に配置された熱交換器３０８を備えてもよい。本体３０６は、熱伝達を容易にするために内側の容器に接触するように適合された１以上の熱伝導面３１０を備えてもよい。例示的な実施形態では、１以上の熱伝導面３１０は、図１に示されている折り畳み式バッグ１８の一部に接触するように適合されてもよい。図３に見られ得るように、１以上の熱交換モジュール３０４は、加熱又は冷却用流体源３１２（本明細書では温度制御流体とも呼ばれる）と流体連通してもよく、また、支持構造３０２とリアクターシステムの内部との間に配置されてもよい。
【００７８】
リアクターシステムには、様々な数の熱交換モジュールが取り付けられてもよい。図３に示されている非限定的な一実施形態は、４つの熱交換モジュール３０４を含む。他の実施形態では、所望のレベルの温度調節は、１つの熱交換モジュールによって達成され得るが、システムは、任意の数のモジュールを含んでもよい。当業者ならば、所望の動作パラメータへの本システムの適合性を認めるであろう。熱交換モジュール３０４は、随意に、フックを用いて槽に取り付けられるか又は結合されてもよく、また、リアクターシステムから取り外し可能であってもよい。内側の容器又は可撓性バッグ及び熱交換モジュール３０４は、第１の操作工程の後に取り外され、システムの構成要素を洗浄する必要性なしに第２の工程のための無菌環境を維持するために新しい容器又は熱交換モジュール３０４と交換されてもよい。
【００７９】
（棒状の実施形態）
図４Ａは、１以上の熱交換器モジュール４０４を有する例示的なリアクターシステム４００の側断面図であり、ここでは、熱交換モジュール４０４は、棒状の本体４０６を備え、棒状の本体４０６の底部４２４は、支持構造４０２の形状に一致するように構成されている。本体４０６は、結合具４１０を用いて、図示のように外側の支持構造４０２と内側の容器４０８の内部との間に垂直に配置されてもよく、また、支持構造４０２の上部４１２と底部４１４との間の距離の少なくとも実質的な部分にわたって延在するように細長いものであってもよい。
【００８０】
本体４０６内に配置されている熱交換器４１６は、熱交換モジュール４０４を通って流通する温度制御流体のための流体流路を作ってもよい。熱交換器は、温度制御流体源と流体連通してもよく、また、入口４２０及び出口４１８を有してもよい。さらに、本体４０６は、熱交換器４１６と熱連絡する熱伝導面４２２を含んでもよい。熱伝導面４２２は、熱交換モジュール４０４と内側の容器４０８との間の熱伝達を容易にするために内側の容器４０８の表面に接触するように適合されてもよい。熱伝導面４２２は、上で説明したような知られている伝導性材料から形成されてもよい。棒状の本体４０６の端部４２４は、外側の支持構造４１４の底部４２６の曲率に一致するように適合されている。
【００８１】
図４Ｂは、モジュール本体４０６内に配置された、流体流通路を形成するように構成された熱交換器又は冷却棒４０４の上断面図である。液体冷媒供給物又は熱交換流体は、細長い冷媒供給浸漬管４２０（実質的に冷却棒本体４０６の底部まで延在する）に流入し、供給管４２０の底部にある開口から流れ出て、冷却棒本体の内部底部領域を横断し、出口又は出口管４１８に向かって上昇する。熱交換流体が、図４Ａに示されているようなバッグ４０８及び図４Ｂに示されているようなバッグ１８に隣接する、冷却棒本体４０６の側面に沿って上方に流れるとき、流体は、バイオリアクターバッグ内に発生した熱の一部を運び去る。また、図４Ｂは、冷却棒の随意の湾曲した背面４２４を示しており、その曲率は、丸い支持槽壁４１４に一致している。
【００８２】
図５は、熱交換器モジュール４０４の実施形態の部分斜視図であり、ここでは、棒状の本体４０６は、外側の支持構造４０２、４１４の形状に一致するように構成された表面４２４をその底部の先端に有する。支持構造４０２に一致するように本体４０６を特異的に形作ることによって、流体によるバッグの膨張時に、内側の容器／可撓性バッグ１８（図４Ｂの）の挟み込み及びこれへの損傷が回避される。
【００８３】
図６Ａには、リアクターシステム４００に挿置された熱交換器モジュール４０４の結合位置に関する、熱交換器モジュール４０４の別の部分斜視図が描かれている。この例示的な実施形態では、本体４０６は、結合具４１０によって外側の支持構造４０２に結合されている。ここでは、結合具４１０は、ブラケット（又はハンガフランジ（ｈａｎｇｅｒ  ｆｌａｎｇｅ））であり、また、システム４００からの熱交換モジュール４０４の容易な取り外しを可能にするように設計されている。結合具４１０は、当該技術分野で知られている任意の種類の結合具（ハンガフランジ、ボルト型留め具、ケーブルタイ、さねはぎ（ｔｏｎｇｕｅ−ｉｎ−ｇｒｏｏｖｅ）、溶接又は任意の他の適切な結合具など）であってもよい。システム４００からの熱交換モジュール４０４の取り外しは、様々な理由（清掃などであるが、これに限定されない）から望ましい場合がある。
【００８４】
図６Ｂは、温度制御流体源６２０と流体連通する熱交換モジュール６００の斜視図である。この例示的な熱交換モジュール６００は、モジュール本体４０６内を通る流体流通路６２０、６１９、６１８を含む。実施形態では、温度制御流体は、入口４２０を介して熱交換モジュール６００に流入する。この実施形態では、入口４２０は、本体４０６の実質的な長さにわたって延在し、温度制御流体を本体４０６の端部４２６まで運ぶ温度制御流体供給浸漬管４２０Ｂと接続されている。供給浸漬管４３０から流出した後、温度制御流体は、供給浸漬管４２０Ｂの開口４２０から本体４０６の反対側の端部にある出口管４１８まで流体流路を形成する、モジュール本体４０６の熱交換器の部分６２０、６１９、６１８を通って流通する。熱交換器の部分又は本体４０６の全体は、水密性かつ圧密性のものであって、温度制御流体が熱交換器４１６全体を満たすことを可能にしてもよい。温度制御流体が本体４０６の全体を満たすことを可能にすることによって、本体４０６の熱伝導面４２２の温度は効率的に調節され得る。或いは、本体４０６は、任意の知られている熱交換器材料（放熱板、流体コイル、もしくは蛇行パイプ又は他の金属間伝導伝達要素など）を含んでもよい。
【００８５】
（一体バッフルの実施形態）
一部の実施形態では、熱交換モジュールは、槽又は支持構造の壁に形成され、これにより、内側の容器に対する温度調節ジャケットが形成されてもよい。前と同様に、これらの実施形態では、突出部が、支持槽の内部に向かって延在してもよく、これにより、可撓性容器が、支持構造槽に挿置されたとき、可撓性容器の内部の流体は、邪魔（ｂａｆｆｌｅ）され、温度調節されるようになる。内側の容器を邪魔することによって、容器内の混合が改善され得る。この一体システムは、可撓性容器に対する物理的支持、リアクターシステムの温度調節を実現し、また、混合の強化を実現することができる。この一体冷却バッフル支持構造は、槽、一体ライナー、平板システム又は任意の他の一体構成の形態をしていてもよい。
【００８６】
図７は、リアクターシステム７００で用いる熱交換モジュール７０２の別の例示的な実施形態の斜視図であり、ここでは、熱交換モジュール７０２は、外側の支持構造７０４と一体的に形成されている。この例示的な実施形態では、リアクターシステム７００は、外側の支持構造７０４（点線（ｐｈａｎｔｏｍ）で示されている）及び熱交換モジュール７０２を備え、ここでは、熱交換モジュール７０２は、外側の支持構造７０４と一体的に形成されており、本体７０６及び熱交換器７０８を備える。熱交換モジュール７０２は、複数の熱伝導面７１２を有するバッフル構造７１０を有する本体７０６を含む。バッフル構造７１０は、内側の容器（図示せず）が支持構造７０４の内面に配置されたときに内側の容器に接触するように適合されている。この実施形態では、熱交換モジュール７０２は、外側の支持構造を巡って同心円状に配置されたコイル状の流体流路７１４をさらに含む。流路７１４は、温度制御流体が流通する入口７１６及び出口７１８を有する。
【００８７】
図８は、外側の支持構造７０４（例えば、図７に点線で示されている支持構造など）内に組み込まれた例示的な熱交換モジュール７０２の部分斜視図であり、ここでは、バッフル構造７１０は、支持構造７０４に沿って垂直に配置された三角形の突出部を形成している。或いは、バッフル構造７１０は、任意の幾何学的形状（例えば、円形又は矩形）のものであってもよい。一部の実施形態では、バッフル７１０はまた、中空であって、温度制御流体が全体にわたって流れることを可能にしてもよい。熱交換モジュール７０２は、外側の支持構造７０４と一体的に形成され、熱交換モジュール７０２は、例えば図７に示されているように本体７０６及び本体内に配置された熱交換器を備える。ここでは、本体７０６は、バッフル７１０に又は各バッフル間の内面７２０に配置され得る熱伝導面７１２を含む。本体は、内面７２０と外側の支持構造７０４との間の空間内を通る流体流通路を含む。
【００８８】
図９は、内側のリアクター容器７２２を伴う、図７及び図８に示されている例示的なリアクターシステム７００の上面図である。このシステムは、外側の支持構造７０４の一部として一体的に形成された熱交換モジュール７０２を含み、ここでは、熱交換モジュール７０２は、内側の容器７２２に接触している。熱交換モジュール７０２のバッフル部７１０は、内側の容器７２２の内部に対してバッフル構造を形成する方法で内側の容器７２２に接触しており、これにより、混合の強化がもたらされている。
【００８９】
図１０〜図１１は、熱交換器モジュール１００２が、外側の支持構造（点線で示されている）と一体的に形成され、温度制御流体流路が、外側の支持構造と熱交換器モジュール本体１００４の表面との間に形成されている実施形態を描いている。図１０において、バッフル通路１００６に沿って垂直に配列された数枚の分離板１００８によって形成された非直線状の流体流路と共に一体バッフル１００６を有する例示的な熱交換モジュール１００２が示されている。この実施形態では、熱交換器モジュール１００２の本体１００４は同様に、外側の支持構造（図示せず）に一体的に形成されている。本体１００４は、バッフル通路１００６を形成する、槽の内部を向いた突出部１０１０を含む。温度制御流体は、バッフル通路１００６を通ることを含めて、外側の支持構造（図示せず）と本体１００４の表面との間の流路に沿って流通することができる。分離板１００８は、所望の流路で流体の流れを導くためにバッフル通路１００６の長さにわたって形成されてもよい。バッフル通路１００６において、分離板１００８は、流体が、熱交換モジュール１００２の底部１０１２から熱交換モジュール１００２の上部１０１４に向かって又は上部から底部に向かって垂直に流れることを阻止する。当業者ならば、システムに求められる熱伝達特性を達成するために熱交換モジュール１００２を巡るように流体の流れパターンを導く利点を認めるであろう。
【００９０】
一部の実施形態では、熱交換モジュール１００２内の流体流路１０１６は、熱交換器モジュール１００２を巡るように同心円状に非直線方向に導かれてもよい。図１０は、外側の支持面（図示せず）と一体的に形成された熱交換モジュール１００２を巡るように温度制御流体を導く螺旋状の通路構造１０１８を描いている。分離板１００８は、流体がバッフル１００６を通って垂直に流れ、ジャケットの残りの部分を省略し得ることを防止するためにバッフル通路１００６を通る垂直方向の流体の流れを遮断する目的で使用されてもよい。螺旋通路構造１０１８は、本体１００４と一体的に形成されてもよいし、或いは、本体１００４から取り外し可能に別個に形成されてもよい。螺旋通路構造１０１８は、流路１０１６に沿って流体を導くために熱交換モジュール１００２内に同心ループ状に配置される、金属、プラスチック又は任意の他の非多孔質の非腐食性材料から形成される細片、管、パイプ又は他の突出部を備えてもよい。流体流通路１０１６は、突出したバッフル通路１００６内の所望量の温度制御を確保するために、確実に、突出したバッフル通路１００６まで伸びているべきである。他の実施形態では、段状の通路構造が、非直線状の流体流通路を形成するために使用されてもよい。
【００９１】
図１１は、１以上のバッフル１００６及び非直線流路１０１６を伴う段状の通路構造１０２０及び外側の支持構造（点線で示されている）の窓に位置合わせされるように構成された１以上の開口１０２２を有する例示的な熱交換モジュール１００２の斜視図である。図１１には、熱交換器モジュール１００２を巡らせつつ、槽１０２４の内部に延在する突出部１０１０内に温度制御流体を導く段状の（又は階段状の）内部通路構造１０２０が示されている。この実施形態では、流体は、非直線流路１０１６を辿る。通路構造１０２０は、熱交換モジュール１００２の底部にある流体入口１０２６及び熱交換モジュール１００２の上部にある出口１０２８を有してもよいし、或いは、熱交換モジュール１００２は、所望の熱伝達結果を達成するために任意の位置に温度制御用の入口１０２６ポート及び出口１０２８ポートを有してもよい。図示のように、熱交換モジュール１００２は、リアクターシステム１０２４の内部に覗き窓１０２２を収容するように形成され、これにより、作業者が反応を監視することが可能になってもよい。階段状バッフル構造は、温度制御流体流通路が、覗き通路の障害を回避するように覗き窓１０２２を取り囲むように導かれることを可能にすることができる。また、この非直線状の流通路１０１６は、アクセスポート又はプローブが、必要に応じて支持構造（図示せず）の外部から接近可能となることを可能にしてもよい。
【００９２】
図１２は、熱交換器モジュール１００２の例示的な実施形態の斜視図である。ジャケットで覆われた、段状バッフル式バイオリアクタータンク１００２は、外側円筒形ジャケット１０３０及び円筒形タンク１０２０を含み、円筒形タンク１０２０は、チャンバ内に配置される可撓性バッグを支持するために構成されたチャンバを形成するタンク内面及び方向矢印１０１６によって示されているようにタンク外面の全体を巡るように液体冷媒を送るために構成された段状バッフル１００６を有するタンク外面を有し、円筒形タンクは、外側円筒形ジャケット１０３０内に軸方向に配置され、この場合、外側円筒形ジャケット１０３０は、ポート１０２６を介してシステムに流入する液体冷媒の損失を防止又は最小化するのに十分な仕方で円筒形タンクをシールする。システムを構成する際に、ストラッピング１０３２が、ジャケットへのタンク１０２０の挿置後にタンク１０２０にジャケット１０３０を取り付けるのを助けるために使用される。
【００９３】
熱交換器は、内側の段状の流体通路１０２０及び外側のジャケット１０３０から形成され、温度制御流体は、それらの間を流れるようになっている。熱交換モジュール１００２は、内側の段状の流体通路を備える本体１０２０を含む。入口管１０２６は、温度制御流体がバレル１０２０及び外側のジャケット１０３０によって形成されたモジュール１００２に流入することを可能にするように構成されてもよい。或いは、外側のジャケット１０３０は、円錐形に形成され、モジュール１００２をシールするために当該技術分野で知られているシールを利用してもよい。
【００９４】
（ライナーの実施形態）
図１３に示されているように、熱交換モジュール１３００の一部の実施形態は、内側の容器１３０２と外側の支持構造１３０６との間に配置され得る取り外し可能な非一体ライナー１３０４を備えてもよい。一部の実施形態では、ライナー１３０４は、可撓性材料から形成されてもよい。或いは、ライナーは、非折り畳み式ライナーであってもよい。例えば、ライナー１３０４は、円筒形に形成された半剛性材料から作られてもよい。ライナー１３０４は、摩擦、圧力（例えば、折り畳み式バッグの膨張時に表面に加わる圧力）、重力、ねじ、ペグ又はクランプなどによる留め付け及び接着剤の使用などの任意の適切な方法によって内側のリアクター槽又は容器１３０２と外側の支持構造１３０６との間に保持されてもよい。ライナー１３０４は、ポート１３１４及び１３１６に通され得る、温度制御流体の入口１３０８及び出口１３１０を含んでもよい。
【００９５】
ライナーは、入口１３０８と出口１３１０との間に非直線流路を形成する通路セグメント１３１２を有してもよい。溶着部又は通路のないライナーと比較して、ライナー内に通路があることにより、バルク流体の流れのための流路がより長くなり、これにより、流体がより長い期間にわたって均一に冷却又は加熱されることが可能となり得る。また、通路は、例えば流体の非均一な加熱又は冷却につながり得る「デッドゾーン（ｄｅａｄ  ｚｏｎｅ）」を防止又は低減することができる。
【００９６】
通路は、ライナー内を通るバルク流体流路を形成している。すなわち、ライナーの第１の部分から第２の部分に流れる流体は、第１の部分と第２の部分との間に圧力差を発生させることによって所定の方向に及び／又は所定の流量で流れることができる。通路を備えるこの及び他の構成は、折り畳み式ライナー内のランダムな又は導かれていない流体の流れ（例えば、乱流及び渦など）の量を低減することができる。この際、温度制御流体は、可撓性ライナー内に形成された通路を通って圧送されてもよい。
【００９７】
図１４Ａ〜図１６Ｂに示されているように、通路セグメント１４０２は、任意の非直線状の流体流路を形成してもよい。図１４Ａは、垂直方向の通路セグメント１４０２を有するライナー１４０４を備える熱交換モジュール１４００の断面図である。溶着部１４０６により、ライナー１４０４内に通路セグメント１４０２が形成され、これにより、入口１４０８と出口１４１０とを接続する所望の流体流路が作られている。入口１４０８及び出口１４１０は、入口１４０８と出口１４１０との間を流体が流れることを可能にする任意の方法で配置されてもよい。例えば、入口１４０８及び出口１４１０は、ライナーの上部、底部又は側面に配置されてもよく、また、入口１４０８及び出口１４１０の両方が、同じ又は異なる側面に配置されてもよい。当業者ならば、入口１４０８及び出口１４１０の位置が、任意の動作可能な位置に配置されてもよく、作業者の使用を容易にするために選択されてもよいことを理解するであろう。
【００９８】
図１４Ａのライナーは、外側の支持構造１４１４と、内側の容器（図示せず）が配置され得る、槽１４１６の内部との間に配置されるように構成された円筒形のモジュール１４１２を形成するように構成されてもよい。図１４Ｂは、円筒様態で配置された図１４Ａのライナー１４０４の上面図である。図１４Ａのセグメント化されたライナー１４０４の左端１４１８及び右端１４２０は、円筒形のモジュール１４１２を形成するように互いに接合及び融着されてもよい。この際、通路セグメント１４０２は、槽１４１６の内部に面して、垂直方向のセグメント又は波形部を形成するように構成されてもよい。
【００９９】
図１５Ａは、水平方向の通路セグメント１５０２を有するライナー１５０４を備える熱交換モジュール１５００の断面図である。ライナー１５０４は、入口１５０８と出口１５１０との間に流体流路を形成しており、ここでは、セグメント１５０２は、非直線流路を形成している。図１５Ａのセグメント化されたライナー１５０４の左端１５１８及び右端１５２０は、円筒形のモジュール１５１２を形成するように互いに接合及び融着されてもよい。この際、通路セグメント１５０２は、槽の内部に面して、水平方向のセグメント又は波形部１５０２を形成するように構成されてもよい。図１５Ｂは、水平方向のセグメント１５０２を有する図１５Ａの円筒状に形成されたライナーの断面図である。
【０１００】
図１６Ａは、螺旋状の通路セグメント１６０２を有するライナー１６０４を備える熱交換モジュール１６００の断面図である。ライナー１６０４は、入口１６０８と出口１６１０との間に流体流路を形成しており、ここでは、セグメント１６０２は、非直線流路を形成している。図１６Ａのセグメント化されたライナー１６０４の左端１６１８及び右端１６２０は、円筒形のモジュール１６１２を形成するように互いに接合及び融着されてもよい。この際、通路セグメント１６０２は、槽１６１６の内部に面して、螺旋状のセグメント又は波形部１６０２を形成するように構成されてもよい。図１６Ｂは、例示的なリアクターシステムに配置される図１６Ａの円筒状に形成されたライナー１６０４の断面図である。
【０１０１】
図１７は、窓（図示せず）に位置合わせされるように構成されたライナー１７０２を備える熱交換モジュール１７００の断面図である。ライナー１７０２は、入口１７０４と、出口１７０６と、入口１７０４及び出口１７０６を接続するセグメント化された流路１７０８と、ライナー１７０２を通して見ることの障害が存在しない窓部１７１０とを含んでもよい。一部の実施形態では、使用者が外側の支持構造（図示せず）、ライナー１７０２を通って内側の容器（図示せず）に至る覗き通路を有し得るようにライナー１７０２を構成することが望ましい場合がある。例えば、これは、窓部１７１０にはライナー材料を置かないで、流体がライナー内に侵入又はこれから漏出しないように窓部の縁をシールし、融着することによって達成されてもよい。
【０１０２】
図１８は、本発明に係る例示的なライナー通路セグメントの断面図である。溶着部２１０は、任意の適切な工程によって形成されてもよく、場合によっては、容器を形成するために使用される特定の材料（熱伝導性材料など）次第であってもよいことが理解されるべきである。したがって、溶着部２１０は、２つ以上の壁部（例えば、容器の２つ以上の内面部）の任意の適切な接合を含んでもよく、また、溶着（例えば、熱溶着及び超音波溶着を含む）、接着剤の使用、締結、留め付け又は他の取り付け技術などの方法によって達成されてもよい。
【０１０３】
ライナー内に形成される通路の断面寸法は、特定の流量、内圧及び／又はバッグの内部を流体が流れる時間の長さを可能にするように設計されてもよい。さらに、これらのパラメータは、例えばバッグ内に流される特定の流体、折り畳み式バッグの容積及び所望の温度変化などに応じて選択されてもよい。したがって、これらの及び他の要因に応じて、折り畳み式バッグの通路２１１は、折り畳み式バッグの完全な膨張時又は完全な収縮時に、例えば、約１センチメートル〜約２０センチメートルの、通路２１１の中心線に対して垂直に測られる最大断面寸法２５８を有してもよい。一部の実施形態では、通路２１１の部分の最大断面寸法２５８は、約５センチメートル〜約１０センチメートルである。可撓性ライナー通路セグメントは、熱伝導面を含んでもよい。熱伝導面２５４は、本明細書で説明されているように熱伝導性材料を備えてもよい。
【０１０４】
上でより詳細に説明されている図１９Ａ及び１９Ｂは、温度制御面が、熱伝導性材料（例えば、複数の粒子８０４、８１４（それぞれ図１９Ａ、図１９Ｂ）など）から形成される熱伝導面を備えてもよいことを示している。
【０１０５】
本発明のいくつかの実施形態について、本明細書で説明し、示してきたが、当業者であれば、本明細書で説明されている、機能の実行並びに／又は結果及び／もしくは１つ以上の利点の達成のための様々な他の手段並びに／又は構造を容易に考え付くであろう。なお、このような変形例及び／又は修正例のそれぞれは、本発明の範囲内にあると考えられる。当業者であれば、本明細書で説明されているすべてのパラメータ、寸法、材料及び構成が、例示のためのものであり、実際のパラメータ、寸法、材料又は構成が、本発明の教示が使用される特定の用途に依存することを容易に理解するであろう。当業者であれば、日常の実験のみを用いて、本明細書で説明されている本発明の特定の実施形態の多くの均等物を認識するか又は把握することができる。したがって、前述の実施形態は、例として提示されているに過ぎないこと及び、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内で、本発明が、具体的に説明され、特許請求されているのとは異なる方法で実施されてもよいことを理解されたい。本発明は、本明細書で説明されている個々の特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法のそれぞれに関し、また、これらの任意の組合せに関する。
【０１０６】
本明細書及び特許請求の範囲で使用される不定冠詞「ある（ａ）」及び「ある（ａｎ）」は、特に指示がない限り、「１以上の」を意味すると理解されるべきである。本明細書の説明及び特許請求の範囲の全体を通して、語「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「を含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「を有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「から構成される（ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ）」及びこれらの変種は、「を含むが、これに限定されない」を意味し、他の部分、付加物、構成要素、整数又はステップを排除することを意図されていない（つまり、排除しない）。本明細書の説明及び特許請求の範囲の全体を通して、単数形は、文脈上他に要求されない限り複数形を包含する。具体的には、不定冠詞が使用されている場合、この規定は、文脈上他に要求されない限り、複数及び単数を意図しているものとして理解されるべきである。
【０１０７】
また、特に指示がない限り、１つより多くのステップ又は行為を含む、特許請求されている任意の方法において、方法のステップ又は行為の順序は、必ずしも、方法のステップ又は行為が記載されている順序に限定されないことを理解されたい。
【０１０８】
本発明の特定の態様に関連して説明されている特徴の群は、本明細書で説明されている任意の他の態様に矛盾しない限りこれに適用可能であることを理解されたい。本明細書、特許請求の範囲、要約書及び図面に開示されている特徴のすべて並びに／又は開示されている方法又は工程のステップのすべては、このような特徴又はステップの少なくとも一部が相互に排他的である組合せを除いて、任意の組合せで組み合わされてもよい。本発明は、前述の実施形態の詳細に限定されない。本発明は、（添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含めて）本明細書に開示されている特徴の新規のものもしくは新規の組合せ又は同様に開示されている方法もしくは工程のステップの新規のものもしくは新規の組合せに及ぶ。本明細書に挙げられているすべての刊行物及び参考文献は明示的に、その全体に関して、参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【国際調査報告】
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