本發(fā)明涉及用于例如生物反應(yīng)器和發(fā)酵罐等反應(yīng)器中的泡沫傳感器系統(tǒng)，以用于控制反應(yīng)器袋內(nèi)的泡沫水平以便防止排氣過濾器的無意的堵塞。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在生物醫(yī)藥行業(yè)中通常使用其中接觸細(xì)胞的培養(yǎng)物的反應(yīng)器的部分是一次性的生物反應(yīng)器，使得在不同批次之間不需要除菌或清潔。一次性類型反應(yīng)器的一個(gè)實(shí)例包括安置在支撐外殼內(nèi)的較大柔性袋，該袋含有正在生長(zhǎng)的細(xì)胞培養(yǎng)物。鼓泡器用于將需要的氣體輸送到培養(yǎng)物，而位于袋內(nèi)的葉輪用于連續(xù)地混合培養(yǎng)物。鼓泡器氣體通過排氣過濾器離開袋。

為了幫助防止或限制由葉輪引起的對(duì)細(xì)胞到剪切損壞，通常將表面活性劑添加到培養(yǎng)物。然而，表面活性劑、來自細(xì)胞的廢產(chǎn)物以及通過培養(yǎng)物的鼓泡器氣體的組合引起匯集在反應(yīng)器袋內(nèi)的培養(yǎng)物頂上的泡沫的連續(xù)產(chǎn)生。如果允許所產(chǎn)生的泡沫繼續(xù)積聚在反應(yīng)器袋內(nèi)，那么泡沫將最終與鼓泡器氣體一起被抽取離開排氣線路并且傳遞到排氣過濾器中。因?yàn)榕菽浅Ｕ常耘菽瓕缀趿⒖潭氯^濾器，由此造成反應(yīng)器關(guān)閉，因?yàn)楣呐萜鳉怏w無法再逸出反應(yīng)器袋。該情形被稱為“向外發(fā)泡”。一旦反應(yīng)器關(guān)閉，則細(xì)胞將迅速死亡并且將損失整個(gè)培養(yǎng)物。因此，由于培養(yǎng)物的損失、用于培養(yǎng)該培養(yǎng)物的先前時(shí)間和努力的損失以及用新的反應(yīng)器袋和培養(yǎng)物再次開始該過程需要的時(shí)間和費(fèi)用，使得生物反應(yīng)器的向外發(fā)泡可以是極其昂貴的。另外，向外發(fā)泡可顯著延遲生產(chǎn)時(shí)間。

為了幫助防止向外發(fā)泡，可以在培養(yǎng)物在反應(yīng)器袋內(nèi)培養(yǎng)時(shí)將消泡劑添加到培養(yǎng)物。然而，消泡劑的效果僅是暫時(shí)性的。因而，生物反應(yīng)器必須連續(xù)地監(jiān)測(cè)生產(chǎn)循環(huán)和按需要添加的額外的消泡劑。然而，此過程是勞動(dòng)力密集的并且如果沒有密切地監(jiān)測(cè)反應(yīng)器，則傾向于失敗。為了幫助消除所需要的監(jiān)測(cè)，通常獨(dú)立于泡沫產(chǎn)生以設(shè)定時(shí)間間隔將相對(duì)較大量的消泡劑添加到培養(yǎng)物。然而，此過程傾向于使用與實(shí)際上需要控制泡沫相比更多的消泡劑。使用消泡劑并且尤其是過量的消泡劑可以存在問題在于消泡劑可積聚在它所接觸的表面上，這可引起生產(chǎn)問題，并且因?yàn)橄輨┳罱K需要在下游生產(chǎn)步驟中從培養(yǎng)物中移除。培養(yǎng)物中的消泡劑越多，則從培養(yǎng)物中移除消泡劑越困難且費(fèi)時(shí)。

相應(yīng)地，在本領(lǐng)域中所需的是限制以上問題中的全部或至少一些的反應(yīng)器系統(tǒng)。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖論述本發(fā)明的各種實(shí)施例。應(yīng)了解，這些圖式只是描繪了本發(fā)明的典型實(shí)施例，且因此不應(yīng)當(dāng)被看作限制了本發(fā)明的范圍。

圖1是包括泡沫傳感器系統(tǒng)的反應(yīng)器系統(tǒng)的局部截面?zhèn)纫晥D；

圖2是圖1中所示的泡沫傳感器組合件的放大局部截面視圖；

圖3是圖2中所示的泡沫傳感器組合件的分解透視圖；

圖4是圖1中所示的一個(gè)接地組合件的放大截面?zhèn)纫晥D；

圖5是圖4中所示的接地組合件的分解透視圖；

圖6是圖4中所示的接地組合件的替代實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D；以及

圖7是同樣在圖1中所示的接地組合件的替代實(shí)施例的放大視圖。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)描述本發(fā)明之前，應(yīng)理解本發(fā)明不限于具體地例示的設(shè)備、系統(tǒng)、方法或過程參數(shù)，當(dāng)然這些設(shè)備、系統(tǒng)、方法或過程參數(shù)可以改變。還應(yīng)理解本文中所使用的術(shù)語(yǔ)僅出于描述本發(fā)明的特定實(shí)施例的目的，且并非意圖限制本發(fā)明的范圍。

在本文中所引用的所有公開、專利和專利申請(qǐng)(無論上文或下文)均以全文引用的方式并入本文中，引用程度如同每一單獨(dú)的公開、專利或?qū)＠暾?qǐng)專門并且單獨(dú)地指示為以引用的方式并入一樣。

如本文所用的術(shù)語(yǔ)“包括”與“包含”、“含有”、“具有”或“特征在于”同義，且為包括性的或開放式的且不排除額外未敘述的元件或方法步驟。

應(yīng)注意，除非上下文清楚地規(guī)定，否則如本說明書和所附權(quán)利要求書中所使用，單數(shù)形式“一個(gè)”、和“所述”包括復(fù)數(shù)個(gè)指示物。因此，舉例來說，參考一個(gè)“端口”包括一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)端口。

如在說明書和所附權(quán)利要求書中所使用，方向術(shù)語(yǔ)，例如，“頂部”、“底部”、“左側(cè)”、“右側(cè)”、“向上”、“向下”、“上部”、“下部”、“內(nèi)側(cè)”、“外側(cè)”、“內(nèi)部”、“外部”、“內(nèi)”、“外”、“近端”、“遠(yuǎn)端”等等在本文中所使用僅指示相對(duì)方向且并非意圖限制本發(fā)明或權(quán)利要求書的范圍。

在可能的情況下，元件的相同編號(hào)已經(jīng)用于各圖。此外，特定元件的替代的配置可各自包括附加到元件編號(hào)的單獨(dú)的字母。相應(yīng)地，附加字母可用于表示不含附加字母的元件或特征的替代的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、功能、實(shí)施方案，和/或?qū)嵤├?。舉例來說，元件“80”可以在替代的配置中實(shí)施并且表示為“80a”。類似地，元件和或親代元件的子元件的多個(gè)實(shí)例可各自包括附加到元件編號(hào)的單獨(dú)字母。在每種情況下，可以使用元件標(biāo)記而無需大體上指代元件的實(shí)例或替代的元件中的任一個(gè)的附加字母。包含附加字母的元件標(biāo)記可用于指代元件的特定實(shí)例或區(qū)分或吸引對(duì)元件的多種使用的注意。

可以參考一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例說明本裝置、系統(tǒng)和方法的各個(gè)方面。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“實(shí)施例”意味著“充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”且未必應(yīng)解釋為優(yōu)選的或優(yōu)于本文中所公開的其它實(shí)施例的。

本發(fā)明裝置和系統(tǒng)的各個(gè)方面可通過描述耦合、附接和/或接合在一起的組件來說明。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“耦合”、“附接”、“連接”和/或“接合”用于指示兩個(gè)組件之間的直接連接，或在適當(dāng)時(shí)通過中介或中間組件到彼此的間接連接。相反，當(dāng)組件被稱作“直接地耦合”、“直接地附接”、“直接地連接”和/或“直接地接合”到另一組件時(shí)，不存在中介元件。

除非另外定義，否則本文中所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的一般技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。雖然在本發(fā)明的實(shí)踐中可以使用與本文中描述的方法和材料類似或等效的許多方法和材料，但是在本文中描述了優(yōu)選的材料和方法。

本發(fā)明涉及并入到用于培養(yǎng)細(xì)胞或微生物或處理其中產(chǎn)生泡沫的其它流體的反應(yīng)器系統(tǒng)中的泡沫傳感器和泡沫傳感器系統(tǒng)。一般而言，泡沫傳感器系統(tǒng)自動(dòng)且連續(xù)地檢測(cè)何時(shí)過量的泡沫在反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生，使得適當(dāng)量的消泡劑可以自動(dòng)分配到反應(yīng)器中以防止不希望的泡沫堆積。通過自動(dòng)且連續(xù)地監(jiān)測(cè)泡沫水平，發(fā)明性泡沫傳感器系統(tǒng)能夠?qū)⑺a(chǎn)生的泡沫維持在所希望的水平內(nèi)，以確保泡沫并不堵塞與反應(yīng)器連通的廢氣過濾器。這些系統(tǒng)還有助于優(yōu)化所使用的消泡劑的量，以便避免過量的消泡劑的使用。

圖1中所描繪的是并入本發(fā)明的特征的反應(yīng)器系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例。反應(yīng)器系統(tǒng)10可充當(dāng)用于培養(yǎng)細(xì)胞的生物反應(yīng)器或用于培養(yǎng)微生物的發(fā)酵罐。反應(yīng)器系統(tǒng)10還可以用于其它類型的流體的生產(chǎn)，例如，化學(xué)試劑、飲料、食品產(chǎn)品或希望調(diào)節(jié)發(fā)泡的其它產(chǎn)品。反應(yīng)器系統(tǒng)10包括基本上剛性的支撐外殼12，在該外殼中安置有容器系統(tǒng)30。支撐外殼12具有上端14、下端16和界定隔室20的內(nèi)表面18。底層22形成在下端16處。包圍側(cè)壁23從底層22朝向上端14向上延伸。一個(gè)或多個(gè)開口24可延伸穿過支撐外殼12的底層22和側(cè)壁23以便與隔室20連通。上端14在界定到隔室20的入口28的唇緣26處終止。如果需要，罩蓋(未示出)可以鉸接地或可拆卸地安裝在上端14上以便覆蓋入口28的全部或部分。

支撐外殼12可呈現(xiàn)多種不同大小、形狀和配置。接入端口可以形成于支撐外殼12上，例如在側(cè)壁23或底層22上，以允許手動(dòng)進(jìn)入隔室20。接入端口可以通過門選擇性地閉合。支撐外殼12通常由金屬制成，例如，不銹鋼，但是也可以使用其它剛性或半剛性材料。

同樣如圖1中所描繪，容器系統(tǒng)30至少部分安置在支撐外殼12的隔室20內(nèi)且由其支撐。容器系統(tǒng)30包括容器32，該容器具有安裝在其上的多個(gè)管端口33。在所描繪的實(shí)施例中，容器32包括具有內(nèi)表面38的柔性袋，該內(nèi)表面界定適用于容納流體41的腔室40。更確切地說，容器32包括側(cè)壁42，當(dāng)容器32膨脹時(shí)，該側(cè)壁具有在第一端44與相對(duì)的第二端46之間延伸的基本上圓形或多邊形的橫向截面。第一端44終止于頂端壁48處而第二端46終止于底端壁50處。如上文所論述，流體41可以包括生物培養(yǎng)物或其它泡沫產(chǎn)生流體。

容器32由柔性的水不可滲透性的材料(例如，低密度聚乙烯)或具有在大約0.1mm到大約5mm之間的范圍內(nèi)的厚度的其它聚合薄片或膜組成，其中大約0.2mm到大約2mm是更常見的。還可以使用其它厚度。該材料可以由單層材料組成或可以包括兩個(gè)或兩個(gè)以上層，這些層要么密封在一起要么是分離的以形成雙層壁容器。在層密封在一起的情況下，材料可以包括層合或擠壓材料。層合材料包括兩個(gè)或兩個(gè)以上單獨(dú)地形成的層，這些層隨后通過粘合劑緊固在一起。

擠壓材料包括單個(gè)集成薄片，該薄片包括各自通過接觸層分隔開的兩個(gè)或兩個(gè)以上不同材料的層。所有的層是同時(shí)共擠壓的?？梢栽诒景l(fā)明中使用的擠壓材料的一個(gè)實(shí)例是購(gòu)自賽默飛世爾科技(Thermo Fisher Scientific)的Thermo Scientific CX3-9膜。Thermo Scientific CX3-9膜是在cGMP設(shè)施中生產(chǎn)的三層的9密耳鑄造膜。外層是與超低密度聚乙烯產(chǎn)品接觸層一起共擠壓的聚酯彈性體。可以在本發(fā)明中使用的擠壓材料的另一實(shí)例是同樣購(gòu)自賽默飛世爾科技的Thermo Scientific CX5-14鑄造膜。

材料經(jīng)過批準(zhǔn)可用于與活細(xì)胞直接接觸并且能夠維持溶液無菌。在此類實(shí)施例中，材料還可以例如通過電離輻射除菌。在2000年7月4日頒布的第6,083,587號(hào)美國(guó)專利以及2003年4月24日公開的第US 2003/0077466 A1號(hào)美國(guó)專利公開中公開了可以在不同情況中使用的材料的實(shí)例，這些專利通過特定參考各自并入本文中。

在一個(gè)實(shí)施例中，容器32包括二維枕頭式袋，其中材料的兩個(gè)薄片以重疊關(guān)系放置，并且兩個(gè)薄片在它們的外周處接合在一起以形成內(nèi)部腔室40。替代地，單個(gè)薄片材料可以折疊并且圍繞外周縫合以形成內(nèi)部腔室40。在另一實(shí)施例中，容器32可以由按長(zhǎng)度剪切且端部縫合閉合的聚合材料的連續(xù)的管狀擠壓形成。

在再其它實(shí)施例中，容器32可以包括不僅具有環(huán)形側(cè)壁而且還具有二維頂端壁48和二維底端壁50的三維袋。三維容器32包括多個(gè)離散面板，通常是三個(gè)或更多個(gè)，且更常見的是四個(gè)或六個(gè)。每個(gè)面板是基本上相同的并且包括容器32的側(cè)壁、頂端壁和底端壁的一部分。每個(gè)面板的對(duì)應(yīng)的周圍邊緣縫合在一起?？p隙通常使用本領(lǐng)域中已知的方法形成，例如，熱能、射頻能、聲能或其它密封能量。

在替代實(shí)施例中，面板可以多種不同圖案形成。關(guān)于制造三維袋的一種方法的進(jìn)一步的公開內(nèi)容在2002年9月19日公開的第US 2002/0131654 A1號(hào)美國(guó)專利公開中所公開，該專利公開通過特定參考并入本文中。

在將流體41輸送到腔室40中之前容器32通常得到除菌使得內(nèi)表面38和腔室40是無菌的。應(yīng)了解容器32可以制造成具有實(shí)際上任何所希望的大小、形狀和配置。舉例來說，容器32可以形成為具有腔室40，該腔室的體積大于、小于或基本上等于10公升、30公升、100公升、250公升、500公升、750公升、1,000公升、1,500公升、3,000公升、5,000公升、10,000公升或其它所希望的體積。隔室的大小也可以在任何兩個(gè)以上體積之間的范圍中。雖然容器32可以是任何形狀的，但是在一個(gè)實(shí)施例中容器32被特定地被配置成與支撐外殼12的隔室20互補(bǔ)或基本上互補(bǔ)的。合乎需要的是當(dāng)容器32收納在隔室20內(nèi)時(shí)，容器32由支撐外殼12大體上均勻地支撐。使容器32由支撐外殼12至少大體上均勻的支撐有助于在填充有流體時(shí)通過應(yīng)用到容器32的水壓而阻止容器32的損壞。

雖然在上文所論述的實(shí)施例中容器32被描繪和論述為柔性袋，但是在替代實(shí)施例中應(yīng)了解容器32可以包括任何形式的可收縮的容器或半硬質(zhì)容器。容器32也可以是透明的或不透明的并且可具有并入在其中的紫外光抑制劑。

多個(gè)管端口33安裝在側(cè)壁42、頂端壁48和底端壁50上并且這些管端口與腔室40流體連通。每個(gè)管端口33通常包括通過容器32上的孔的管狀主干34以及包圍且從主干34徑向向外投影的環(huán)形凸緣35。凸緣35焊接到容器32的內(nèi)表面38以便密封閉合主干34通過的開口。應(yīng)了解取決于容器32的預(yù)定用途可以存在任何數(shù)目的管端口33并且管端口33可以是多種不同類型、大小和配置的。舉例來說，管端口33可以是剛性或柔性的，并且主干34可以形成為具有基本上圓柱形的配置或形成有向外包圍的倒鉤。在2011年2月1日頒布的第7,879,599號(hào)美國(guó)專利中公開了可以使用的管端口的一個(gè)實(shí)例，該專利通過特定參考全文并入本文中。

取決于有待于進(jìn)行的處理的類型，每個(gè)管端口33可服務(wù)于不同的目的。舉例來說，如下文將更詳細(xì)地論述，管端口33A安裝在頂端壁48上并且與流體線路52耦合以用于將媒介、培養(yǎng)基、營(yíng)養(yǎng)物、組分和/或其它類型的流體和添加劑分配到容器32的腔室40中。管端口33B也安裝在頂端壁48上并且與分配器54耦合，該分配器可以被激活以將預(yù)定量或流速的消泡劑分配到容器32的腔室40中。

管端口33C安裝在頂端壁48上并且要么直接地要么通過排氣線路56耦合到一個(gè)或多個(gè)廢氣過濾器58。過濾器58允許氣體離開容器32同時(shí)防止任何污染物進(jìn)入容器32。過濾器58也可以用于隨著廢氣通過過濾器58從廢氣中移除任何污染物和/或濕氣?？梢允褂玫倪^濾器的一個(gè)實(shí)例是可將污染物移除到低至0.2微米的除菌過濾器。也可以使用其它過濾器。

更確切地說，過濾器58包括多孔材料，氣體可以通過多孔材料但是例如細(xì)菌和微生物等不希望的污染物無法通過。多孔材料通常是疏水性的，這有助于它排除液體。舉例來說，過濾器58可以由聚偏二氟乙烯(PVDF)組成。也可以使用其它材料。在系統(tǒng)充當(dāng)生物反應(yīng)器或發(fā)酵器的情況下，過濾器主體58或其多孔材料通常需要操作為除菌過濾器且將因此通常具有0.22微米(μm)或更小的孔隙大小。術(shù)語(yǔ)“孔隙大小”被定義為粒子可以通過的材料中的最大孔。通常，過濾器58的多孔材料具有在0.22和0.18μm之間的范圍內(nèi)的孔隙大小。然而，對(duì)于預(yù)先過濾應(yīng)用或?qū)τ诜菬o菌應(yīng)用，過濾器58的多孔材料可以具有較大孔隙大小，例如，在大約0.3和1.0μm之間的范圍內(nèi)。在再其它應(yīng)用中，孔隙大小可以大于1.0μm。過濾器58的一個(gè)實(shí)例是由Millipore生產(chǎn)的DURAPORE 0.22μm疏水性筒式過濾器。另一實(shí)例是購(gòu)自ZenPure的PUREFLO UE筒式過濾器。

如果需要，冷凝器60可以安置在端口33C與過濾器58之間，使得廢氣通過冷凝器60。冷凝器60可用于在廢氣達(dá)到過濾器58之前從廢氣中移除濕氣。因此冷凝器60有助于移除可以堵塞過濾器58的濕氣。冷凝濕氣可以要么返回到容器32要么被單獨(dú)地收集。在2013年6月4日頒布的第8,455,242號(hào)美國(guó)專利中公開了可以用作冷凝器60的冷凝器和操作冷凝器所需要的剩余的組件的一個(gè)實(shí)例，并且該專利通過特定參考全文并入本文中。在2014年12月31日遞交的第14/588,063號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)中公開了可以使用的過濾器和冷凝器的另一實(shí)例，該專利通過特定參考全文并入本文中。也可以使用其它冷凝器和過濾器。

管端口33D安裝在底端壁50上并且耦合到排出管線62。排出管線62可以用于采樣或者從容器32中分配流體41。管端口33E和33F還被描繪為在側(cè)壁42上與容器32耦合，并且下文將論述它們的功能。除那些描繪之外，其它管端口也可以安裝在容器32上以用于實(shí)現(xiàn)其它所希望的功能。舉例來說，當(dāng)容器32用作用于培養(yǎng)細(xì)胞或微生物的反應(yīng)器時(shí)，其它管端口33可用于將例如溫度探針、pH探針、溶解氧探針等等各種探針附接到容器32。

同樣如圖1中所描繪，鼓泡器66安裝在容器32上以用于將受控制的類型和數(shù)量的氣體輸送到安置在容器32內(nèi)的流體41。這是通過氣體過濾器58的氣體。鼓泡器66可以呈現(xiàn)多種不同大小、形狀和配置并且可以要么緊固要么自由地?cái)R置在容器32上或安置在容器32內(nèi)?？梢允褂靡粋€(gè)或多個(gè)鼓泡器，并且取決于它們的功能，可以排放氣體的精細(xì)氣泡、氣體的較大氣泡或其組合。所排放的氣體通常是空氣、氧氣、氮?dú)饣蚱浣M合，但是也可以使用其它氣體。在2008年6月10日頒布的第7,384,783號(hào)美國(guó)專利、2006年11月30日公開的第2006/0270036號(hào)美國(guó)專利公開，以及2013年4月4日公開的第2013/0082410號(hào)美國(guó)專利公開中公開了可以使用的鼓泡器的實(shí)例，這些專利通過特定參考全文并入本文中。也可以使用其它鼓泡器。

在一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)注意鼓泡器66可以通過將氣體可滲透鼓泡器材料緊固到管端口33G的凸緣35形成，使得通過穿過主干34輸送氣體，氣體被迫通過氣體可滲透鼓泡器材料行進(jìn)離開。在上文所參考的第2006/0270036號(hào)美國(guó)專利公開中還公開了關(guān)于可以用于氣體可滲透鼓泡器材料的材料的類型以及如何將其附接到凸緣35的進(jìn)一步公開內(nèi)容。

雖然并不總是需要，但是在一個(gè)實(shí)施例中，還提供了用于在容器32的腔室40內(nèi)混合流體的構(gòu)件。借助于實(shí)例而非通過限制，在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)軸68通過動(dòng)態(tài)密封件72突出到腔室40中并且具有安裝在其端部上的葉輪70或其它混合元件。驅(qū)動(dòng)軸68的外部旋轉(zhuǎn)因此有助于葉輪70或混合和/或懸浮腔室40內(nèi)的流體41的其它混合元件的旋轉(zhuǎn)。鼓泡器66通常直接地安置在用于混合的構(gòu)件下方，使得通過混合器產(chǎn)生的流體的混合或移動(dòng)有助于在流體41內(nèi)夾帶氣泡。

在用于混合的構(gòu)件的另一個(gè)實(shí)施例中，柔管可以安置在腔室40內(nèi)，該腔室具有與容器32通過密封軸承耦合的第一端以及具有安裝在其上的葉輪或其它混合元件的相對(duì)的第二端。驅(qū)動(dòng)軸可以選擇性地向下傳遞管并且耦合到葉輪，使得驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)使葉輪旋轉(zhuǎn)以用于混合流體41，但是驅(qū)動(dòng)軸并不直接地接觸流體41。在另一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)軸65可以被配置成重復(fù)地升高和降低附接到其上的混合元件以用于混合流體41。

替代地，磁性攪拌棒可以安置在容器32的隔室40內(nèi)并且通過安置在容器32外部的磁性混合器旋轉(zhuǎn)。在另外其它實(shí)施例中，突出到容器32的隔室40中的攪拌棒、漿或類似物可以樞轉(zhuǎn)、旋動(dòng)或者移動(dòng)以混合流體41。另外，混合可以通過經(jīng)過腔室40循環(huán)流體實(shí)現(xiàn)，例如，通過使用蠕動(dòng)泵以經(jīng)過具有密封到容器32的相對(duì)端的管將流體41移動(dòng)進(jìn)出腔室40。氣泡也可以通過流體以實(shí)現(xiàn)所希望的混合。最后，支撐外殼12和容器32可以樞轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)或者移動(dòng)以便在容器32內(nèi)混合流體。也可使用其它常規(guī)的混合技術(shù)。

在2008年6月10日頒布的第7,384,783號(hào)美國(guó)專利；2010年3月23日頒布的第7,682,067號(hào)美國(guó)專利；以及2006年9月7日頒布的第2006/0196501號(hào)美國(guó)專利公開中公開了如何將混合器并入到柔性袋中的具體實(shí)例，這些專利通過特定參考并入本文中。

如先前所提及，本發(fā)明包括用于檢測(cè)和調(diào)節(jié)堆積在容器32的腔室40內(nèi)的泡沫的泡沫傳感器系統(tǒng)。也就是說，當(dāng)反應(yīng)器系統(tǒng)10充當(dāng)生物反應(yīng)器或發(fā)酵罐時(shí)，流體41包括活細(xì)胞或微生物的培養(yǎng)物。流體41具有安置在腔室40內(nèi)的頂部表面76，使得間隙或頂部空間78形成于頂部表面76與容器32的頂端壁48之間。為了給流體41內(nèi)的細(xì)胞/微生物供氧且或者為了調(diào)節(jié)流體41內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，氣體通過鼓泡器66被鼓泡到流體41中，同時(shí)容器32內(nèi)的流體被混合，例如，通過葉輪70。表面活性劑通常被添加到培養(yǎng)物以限制由葉輪或其它混合元件引起的細(xì)胞或微生物上的不希望的剪切力。鼓泡充氣的氣泡穿過流體41向上，且隨后作為潮濕廢氣進(jìn)入間隙78。廢氣穿過管端口33C通過間隙78離開并且最終離開穿過廢氣過濾器58進(jìn)入到環(huán)境中。如先前論述，如果在通過過濾器58之前需要，那么廢氣也可以通過冷凝器60。由于表面活性劑、來自細(xì)胞/微生物的廢棄物以及通過培養(yǎng)物的鼓泡氣泡的組合，泡沫逐漸地開始積聚在流體41的頂部表面76上。如果泡沫是任其發(fā)展的，那么泡沫將最終穿過管端口33C與廢氣一起離開，在管端口處它可以進(jìn)入且堵塞過濾器58。一旦過濾器58變得被泡沫堵塞，則整個(gè)反應(yīng)器系統(tǒng)變得不可操作且系統(tǒng)關(guān)閉。因而，容器32內(nèi)的培養(yǎng)物死亡。泡沫也可以在冷凝器60內(nèi)產(chǎn)生堆積和堵塞并且可以積聚在管端口33C的下游的其它過程組件上。

如圖1中所描繪，提供泡沫傳感器系統(tǒng)80以檢測(cè)和調(diào)節(jié)堆積在流體41的頂部表面76上的不希望的泡沫。泡沫傳感器系統(tǒng)80部分包括泡通過中央處理單元(CPU)336電連接在一起的沫傳感器組合件82和接地組合件140。如圖2中所描繪，泡沫傳感器組合件82包括外殼87和與其耦合的泡沫傳感器84。如圖3中所描繪，外殼87包括具有環(huán)形凸緣89的管狀主干88，該環(huán)形凸緣從其端部徑向向外突出包圍。主干88界定穿過其中縱向延伸的開口86。在一個(gè)實(shí)施例中，外殼87可以包括管端口33且因此關(guān)于其論述的設(shè)計(jì)和替代方案適用于外殼87。在其它實(shí)施例中，外殼87可以專門被設(shè)計(jì)用于泡沫傳感器84并且與泡沫傳感器84一起制造。泡沫傳感器84包括底座90、泡沫接觸件92以及在其間延伸的過渡部件94。

底座90包括細(xì)長(zhǎng)主體96，該細(xì)長(zhǎng)主體通常是圓柱形的并且在第一端98與相對(duì)的第二端100之間延伸。第一端98終止于第一端面102處而第二端100終止于第二端面104處。環(huán)形倒鉤106在第一端98與第二端100之間的位置處包圍主體96且從主體96徑向向外突出。在一些實(shí)施例中，倒鉤106安置在第一端98處或朝向第一端98。如圖2中所描繪，倒鉤106經(jīng)大小設(shè)定使得當(dāng)?shù)鬃?0收納在主干88的開口86內(nèi)時(shí)，倒鉤106抵靠著主干88的內(nèi)表面向外推壓以便在其間形成液密密封。按需要，連接結(jié)、壓接件或其它夾具可以包圍且形成在主干34的外表面上的壓縮力以便增強(qiáng)抵靠著倒鉤106的密封。底座90由金屬或其它導(dǎo)電材料組成。在一個(gè)實(shí)施例中，底座90由不銹鋼組成。然而，也可以使用其它金屬。此外，雖然底座90示出為形成單個(gè)集成部件，但是底座90也可以由多個(gè)部件形成，這些部件連接在一起且來自捆綁、紡織或者緊固在一起的多束導(dǎo)線，例如，纜線。按需要，倒鉤106可以由與主干88一起形成液密密封的其它結(jié)構(gòu)替換。在其它實(shí)施例中，外殼87可以重疊模制到底座90上或者緊固或固定到其上，使得在其間形成液密密封。

同樣如圖2中所描繪，插座108形成于第一端面102上，以便縱向突出到主體96中。具有電布線112的電插頭110被配置成以摩擦配合連接收納在插座108內(nèi)，使得在插頭110與底座90之間形成正電接觸。在其它實(shí)施例中，電布線112可以永久地緊固到主體96，例如，通過焊接或其它電連接。

返回到圖3，泡沫接觸件92是細(xì)長(zhǎng)的并且在終止在第一端面119處的第一端118與終止在第二端面122處的相對(duì)的第二端120之間延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，泡沫接觸件92具有在端面119和122之間的在0.5cm和15cm之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度且更常見的在1cm和8cm或2cm和6cm之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度。也可以使用其它尺寸。雖然不是必需的，但是在所描繪的實(shí)施例中，泡沫接觸件92具有沿著其長(zhǎng)度延伸的基本上圓柱形的配置。在替代實(shí)施例中，接觸件92可以具有替代的橫向截面配置，例如，多邊形、橢圓形、不規(guī)則的或類似物。接觸件92還由金屬或其它導(dǎo)電材料制成且通常由不銹鋼制成。然而，也可以使用其它金屬。此外，雖然接觸件92示出為形成單個(gè)集成部件，但是接觸件92也可以由多個(gè)部件形成，這些部件連接在一起且來自捆綁、紡織或者緊固在一起的多束導(dǎo)線，例如，纜線。

與通常由相對(duì)剛性的金屬制成的底座90和泡沫接觸件92相比，在一個(gè)實(shí)施例中，過渡部件94可以由高度彈性地柔性線制成，該柔性線由金屬或其它導(dǎo)電材料組成。在一個(gè)實(shí)施例中，過渡部件94由記憶金屬制成。記憶金屬的實(shí)例包括鎳鈦合金，例如，通常以名稱鎳鈦諾和銅鋁鎳合金銷售的那些。過渡部件94可以由允許它彎曲至少90°且更常見的至少180°、270°或至少360°而不會(huì)發(fā)生塑性變形的角度的材料制成。在替代實(shí)施例中，過渡部件94可以由以塑性變形彎曲的導(dǎo)線制成并且它由與底座90或泡沫接觸件92相同或不同的材料制成。在其它實(shí)施例中，過渡部件94不必是導(dǎo)線但是可以簡(jiǎn)單地包括相對(duì)較小直徑的軸桿。此外，雖然過渡部件94示出為形成為單個(gè)集成部件，但是過渡部件94也可以由多個(gè)部件形成，這些部件連接在一起且來自捆綁、紡織或者緊固在一起的多束導(dǎo)線，例如，纜線。另外，過渡部件94可以與底座90和/或泡沫接觸件92一起形成為單個(gè)單位部件。舉例來說，底座90、過渡部件94和泡沫接觸件92可以通過模制、沖壓或切割，使得它們形成與緊固在一起的兩個(gè)或兩個(gè)以上單獨(dú)部件相反的一個(gè)連續(xù)的部件。

過渡部件94通常由與底座90或泡沫接觸件92相比不同的材料制成。底座90和泡沫接觸件92通常由相同材料制成但是并不需要如此。在一個(gè)實(shí)施例中，為了將過渡部件94附接到底座90和泡沫接觸件92，插座128形成于底座90的第二端面104上而插座130形成于泡沫接觸件92的第一端面119上。過渡部件94的第一端124收納在插座128內(nèi)而過渡部件94的第二端126收納在插座130內(nèi)。壓接力可以隨后圍繞包圍過渡部件94的底座90和泡沫接觸件92的一部分施加使得過渡部件94的相對(duì)端通過壓接連接保持在底座90和泡沫接觸件92內(nèi)。卷曲力可以在底座90上產(chǎn)生凹進(jìn)壓接凹槽131并且在泡沫接觸件92上產(chǎn)生壓接凹槽132。也可以使用附接的其它方法。在一個(gè)實(shí)施例中，過渡部件94的暴露部分具有在2cm和15cm之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度且更常見的在3cm和10cm之間或4cm和8cm之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度。也可以使用其它尺寸。

泡沫傳感器組合件82通常如圖2中所描繪的組裝。也就是說，底座90收納在主干88內(nèi)，以便與其形成液密密封。底座92的第二端面104通常也安置在主干88的開口86內(nèi)，使得過渡部件94的第一端124的至少一部分安置在開口86內(nèi)，而過渡部件94的第二端126安置在容器32的隔室40內(nèi)。泡沫接觸件92完全安置在容器32的隔室40內(nèi)并且通常定位成使得在反應(yīng)器系統(tǒng)10的操作期間端面122在距離容器32的頂端壁48在3cm和大約25cm之間的距離處且更常見的距離頂端壁48在5cm和15cm或6cm和12cm之間。取決于應(yīng)用也可以使用其它距離。在替代實(shí)施例中，泡沫傳感器組合件82可以在第一端44處安裝在容器32的側(cè)壁42上。然而，同樣，在此實(shí)施例中在反應(yīng)器系統(tǒng)10的操作期間端面122通常也位于距離容器32的頂端壁48的上述范圍內(nèi)。在兩個(gè)實(shí)施例中，隔室40內(nèi)的氣體的壓力將容器32支撐在膨脹位置中并且同時(shí)支撐泡沫傳感器組合件82。

通過用彈性地柔性的導(dǎo)線制造部件94，容器系統(tǒng)30可以折疊或卷起以用于儲(chǔ)存、傳送和/或除菌，甚至是在泡沫傳感器84已經(jīng)附接之后也是如此，而不會(huì)有損壞泡沫傳感器84或容器32的風(fēng)險(xiǎn)。也就是說，當(dāng)容器系統(tǒng)30折疊或卷起時(shí)過渡部件94彎曲，使得泡沫傳感器84并不使容器32破裂或擊穿。當(dāng)容器32未折疊和膨脹時(shí)，過渡部件94彈性地返回到其原始的所希望的配置。過渡部件94還示出為具有與泡沫接觸件92相比較小的直徑。稍后將在下文中論述在直徑方面具有這樣的差異所衍生的益處。

泡沫傳感器系統(tǒng)80還包括接地組合件140，該接地組合件結(jié)合泡沫傳感器組合件82作用。圖4中所描繪的是具有多種用途的接地組合件140的一個(gè)實(shí)施例。一般而言，接地組合件140包括：管組合件142(其也可以在本文中被稱作外殼)；管端口33E，其將管組合件142耦合到容器32；地面接觸件146，其耦合到管組合件142的端部；以及探針148，其收納在管組合件142內(nèi)并且與地面接觸件146嚙合?，F(xiàn)在將提供接地組合件140的元件的更詳細(xì)的描述。

如圖4和5中所描繪，管組合件142包括細(xì)長(zhǎng)柔性探針管202和細(xì)長(zhǎng)柔性采樣管204，每個(gè)管耦合到主體206。管組合件142的主體206具有大體上圓柱形形狀，其具有在第一端面212與相對(duì)的第二端面214之間延伸的外表面210。主體206界定第一通道216和第二通道218，每個(gè)通道在第一端面212與第二端面214之間延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，第一通道216和第二通道218彼此相鄰平行對(duì)準(zhǔn)地基本上延伸主體206的整個(gè)長(zhǎng)度。在替代實(shí)施例中，主體206的外表面210可以具有多種替代的橫向截面，例如，橢圓形或多邊形或不規(guī)則的。

管組合件142的探針管202具有內(nèi)表面220和相對(duì)的外表面222，每個(gè)表面在第一端224與縱向間隔開的第二端226之間延伸。內(nèi)表面220界定縱向延伸穿過探針管202的第一通道228。如下文更詳細(xì)地論述，地面接觸件146與探針管202的第一端224耦合。探針管202的第二端226與主體206的第一端面212耦合，以便與主體206的第一通道216連通。以此方式，探針管202的第一通道228和主體206的第一通道216組合以在主體206的第二端面214處或朝向主體206的第二端面214形成具有第一端224和第二端236的探針通道232。

類似于探針管202，管組合件142的采樣管204具有內(nèi)表面244和相對(duì)的外表面246，每個(gè)表面在第一端248與縱向間隔開的第二端250之間延伸。內(nèi)表面244界定縱向延伸穿過采樣管204的第二通道252。第二通道252在第一端248和第二端250處打開，因此允許完全通過采樣管204的流體連通。采樣管204的第二端250與主體206的第一端面212耦合，以便與主體206的第二通道218連通。以此方式，采樣管204的第二通道252和主體206的第二通道218組合以在主體206的第二端面214處或朝向主體206的第二端面214形成具有第一端248和第二端258的采樣通道254，允許穿過其中的流體連通。

采樣管204的至少一部分沿著與采樣管204的第一端248相鄰平行對(duì)準(zhǔn)的探針管202延伸，采樣管204的第一端248安置在探針管202的第一端224處或朝向探針管202的第一端224。在所描繪的實(shí)施例中，采樣管204與探針管202沿著采樣管204的整個(gè)長(zhǎng)度相鄰平行對(duì)準(zhǔn)。為了促進(jìn)平行對(duì)準(zhǔn)，采樣管204與探針管202沿著采樣管204的整個(gè)長(zhǎng)度耦合，例如，通過整體地模制在一起或緊固在一起，例如，通過粘合劑或其它緊固件。在替代實(shí)施例中，采樣管204可以在間隔開的位置處耦合到探針管202。由于此耦合，當(dāng)探針148插入到探針管202中時(shí)，如下文所述，隨著采樣管204延伸到容器32的腔室40中采樣管204也變得基本上是剛性的。

在所描繪的實(shí)施例中，采樣管204與探針管202相比直徑較小。應(yīng)了解在替代實(shí)施例中，采樣管204可以具有與探針管202相比較大的直徑或具有與探針管202相同的直徑。采樣管204和探針管202各自具有通常在大約2cm到大約40cm之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度，而大約5cm到大約25cm是更常見的。也可以使用其它長(zhǎng)度。

探針管202、采樣管204和主體206可以模制為整體集成件。替代地，探針管202和采樣管204可以使用例如熱焊接、RF能量、超聲波等等常規(guī)的焊接技術(shù)通過焊接或通過使用粘合劑或任何其它的常規(guī)的附接或緊固技術(shù)連接到彼此和/或連接到主體206。

在一些實(shí)施例中，界定第三通道268的細(xì)長(zhǎng)收集管266從主體206的第二端面214向外延伸。收集管266具有與主體206的第二端面214耦合的第一端272，以便與采樣通道254連通并且具有相對(duì)的第二端274。管狀耦合器280具有第一端282，該第一端具有形成在其上的環(huán)形倒鉤，該環(huán)形倒鉤可以收納在第三通道268的第二端274內(nèi)以與其形成液密連接。管狀耦合器280具有第二端284，該第二端具有形成在其上的環(huán)形倒鉤，該環(huán)形倒鉤可以收納在單獨(dú)的流體線路內(nèi)以與用于將從采樣管204收集的流體輸送到所希望的位置，例如，收集袋或其它容器。替代地，收集管266可用于從容器取回流體或其它材料以將流體插入到腔室40中。

在一個(gè)實(shí)施例中，管組合件142是由軟的彈性地柔性的聚合材料或彈性材料模制的，例如，聚乙烯、硅酮或其具有以邵氏A標(biāo)度計(jì)的硬度，具有小于90且更優(yōu)選地小于70但是通常大于5的值。在其它實(shí)施例中，也可以使用具有在上述范圍中的硬度的其它熱固性物或熱塑性聚合物。也可以使用例如先前關(guān)于容器32論述的那些的其它材料。在一些實(shí)施例中，由于材料特性，探針管202和采樣管204可以手動(dòng)地折疊，以便扭結(jié)在其中的通道使其閉合或者探針管202和采樣管204可以手動(dòng)地捏合，例如，通過夾具，以閉合在其中的通道而不會(huì)使探針管202或采樣管204永久性的變形。

繼續(xù)圖4和5，管端口33E包括如先前所論述的主干34和環(huán)形凸緣35。在此實(shí)施例中，環(huán)形唇緣密封件288在凸緣35突出的端部處或朝向該端部從主干34的內(nèi)表面徑向向內(nèi)突出。管端口33E和本文中所揭示的其它管端口可以由如上文關(guān)于管組合件142所論述相同的材料制成。在2011年2月1日頒布的第7,879,599號(hào)美國(guó)專利中闡述了管端口33F的進(jìn)一步公開內(nèi)容和替代實(shí)施例，該專利通過特定參考全文并入本文中。管組合件142的主體206具有基本上圓柱形配置，該配置被配置成貼合地配合在管端口33F的主干34內(nèi)使得在其間形成液密密封。

在組裝期間，凸緣35焊接到容器32的內(nèi)表面，使得主干34通過其上的開口向外突出。管組合件142的探針管202和采樣管204通過管端口33E的主干34推進(jìn)。管端口33在主體206上推進(jìn)直至主干34的端部290緊靠從主體206的第二端向外突出的環(huán)形肩狀物292。如圖4中所描繪，在此位置中，唇緣密封件288在其第一端處徑向偏置抵靠著主體206的外表面以便在其間形成密封嚙合。為了提供主干34與主體206之間的更安全的嚙合和密封，可以使用一個(gè)或多個(gè)拉動(dòng)結(jié)、夾具或其它收緊裝置。舉例來說，在所描繪的實(shí)施例中，塑料拉動(dòng)結(jié)294圍繞安置在主體206上的管狀主干34的一部分緊固，以便進(jìn)一步緊固其間的密封嚙合。在組裝的替代方法中，在管組合件142緊固到管端口33E之后，凸緣34可以焊接到容器32。

同樣如圖4和5中所描繪，地面接觸件146包括圓柱形主體300，該圓柱形主體具有從其端部突出的主干302以及包圍主干302且從主干302徑向向外突出的環(huán)形倒鉤304。主干302在端面306處終止，埋頭插座308形成在該端面中。地面接觸件146由例如不銹鋼等金屬或其它導(dǎo)電材料形成。在組裝期間，主干302收納在探針管202的第一端224內(nèi)，使得環(huán)形倒鉤304在地面接觸件146與探針管202之間形成液密密封。在組裝配置中，埋頭插座308與探針管202的探針通道232對(duì)齊和連通。

配件312緊固到管組合件142以便與探針通道232的第二端連通。配件312包括具有內(nèi)表面的管狀主干314，該內(nèi)表面界定延伸穿過其中的通道316。主干314具有第一端和相對(duì)的第二端，該第一端具有包圍且從其中徑向向外突出的環(huán)形倒鉤，該第二端具有吸引鎖螺紋318或形成在其上的其它連接器。在組裝期間，主干314的第一端收納在探針通道232的第二端內(nèi)，使得倒鉤與管組合件142一起形成緊固嚙合。

如先前所提及，接地組合件140還包括探針148。探針148包括具有第一端324和相對(duì)的第二端326的細(xì)長(zhǎng)探針主干322。連接器328包圍探針主干322的第二端326并且安裝在探針主干322的第二端326上。在此實(shí)施例中，連接器328包括陰吸引鎖。然而，也可以使用與配件312匹配的其它類型的連接器。電布線330在第二端326處附接到探針主干322并且與探針主干322連通。探針主干322由金屬或其它導(dǎo)電材料組成，使得電荷或信號(hào)可以沿著探針主干322的長(zhǎng)度通過并且進(jìn)入到電布線320中。在一個(gè)實(shí)施例中，探針148還被配置成充當(dāng)溫度傳感器探針，例如，電阻溫度檢測(cè)器(RTD)。

在組裝期間，探針主干322的第一端324沿著探針通道232穿過配件312推進(jìn)并且進(jìn)入到地面接觸件146的埋頭插座308中。探針主干322具有埋頭插座308內(nèi)的小公差配合，使得電信號(hào)或電流可以在地面接觸件146與探針148之間傳遞。為了有助于促進(jìn)探針148與地面接觸件146之間的正嚙合，探針主干148的長(zhǎng)度略微地長(zhǎng)于探針通道232和埋頭插座308的組合長(zhǎng)度。因此，為了使連接器328能夠與配件312、探針148嚙合，在一個(gè)實(shí)施例中，必須推動(dòng)到探針通道232中，使得管組合件142在連接器328達(dá)到且可以緊固到配件312之前延伸一段距離。此組裝引起探針148的第一端324與接地連接器146之間的正偏置力，以便幫助確保其間的良好的電接觸。也可以使用其它電連接。如上文所論述緊固探針148在探針通道232內(nèi)的額外的益處在于它迫使采樣管突出到容器32中，使得可以在遠(yuǎn)離容器32的壁的位置處獲取采樣流體。

因?yàn)樘结樄?02在第一端224處通過地面接觸件146密封閉合，所以插入到探針管202中的探針148或其它支撐件并不直接地接觸容器32的腔室40內(nèi)的液體或其它材料。因此，探針148可以插入探針通道232且從探針通道232取出而不用擔(dān)心任何液體或其它材料滲漏出腔室40或變得被探針148污染。此外，因?yàn)樘结?48并不接觸腔室40的內(nèi)容物，所以探針148可以重復(fù)使用而無需在多次使用之間進(jìn)行除菌或清潔。

在如圖1中所描繪的完全組裝配置中，接地傳感器140和泡沫傳感器84的兩個(gè)探針148與中央處理單元(CPU)336電連通。CPU 336在探針148(且因此還有地面接觸件146)與泡沫傳感器84之間施加電勢(shì)或電壓。如先前所論述，在反應(yīng)器系統(tǒng)10的操作期間，泡沫開始緩慢積聚在流體41的頂部表面76上。一旦泡沫在頂部表面76上積聚的足夠高以便接觸泡沫傳感器84的泡沫接觸件92，則電信號(hào)在泡沫傳感器84與地面接觸件146/探針148之間傳遞，方法是通過泡沫且通過流體41。

電信號(hào)被CPU 336感測(cè)到，CPU 336繼而發(fā)信號(hào)通知分配器54將預(yù)定量的消泡劑分配到容器32中，該容器暫時(shí)耗散或至少減少泡沫堆積。CPU 336可以多種不同方式編程以分配消泡劑。舉例來說，消泡劑可以分配為較大團(tuán)，在這之后CPU 336在再次針對(duì)電信號(hào)進(jìn)行檢查之前等待一段時(shí)間。替代地，一旦檢測(cè)到信號(hào)，則消泡劑可以緩慢地且連續(xù)地釋放，且隨后一旦CPU 336無法再檢測(cè)到電信號(hào)則停止。也可以使用其它方法。通過使用泡沫傳感器系統(tǒng)80自動(dòng)且連續(xù)地監(jiān)測(cè)泡沫水平，泡沫水平可以維持得足夠低使得不存在泡沫被傳遞離開排氣端口33C且堵塞氣體過濾器58的風(fēng)險(xiǎn)。另外，泡沫傳感器系統(tǒng)80僅分配將泡沫維持在所希望水平內(nèi)所需要的量的消泡劑。因而，較少消泡劑被添加到培養(yǎng)物且因此需要從培養(yǎng)物中移除較少消泡劑。

泡沫傳感器系統(tǒng)80的挑戰(zhàn)中的一個(gè)在于泡沫是相對(duì)發(fā)粘的且粘附到容器32的兩個(gè)內(nèi)表面且粘附到泡沫傳感器84。由于流過間隙78的氣體以及在間隙78內(nèi)的潮濕蒸氣可以攜帶較小顆粒的泡沫，所以泡沫的薄層可以在間隙78內(nèi)積聚容器32的內(nèi)表面38上并且在間隙78內(nèi)積聚在泡沫傳感器84的暴露部分上。另外，泡沫通常并不在流體41的頂部表面76上積聚為均勻的層而是通常積聚為凝塊。凝塊可以獲得在泡沫首先遇到泡沫傳感器84之前延伸到高達(dá)過渡部件94(圖2)的高度。這些凝塊也可以幫助在間隙78內(nèi)在容器32的內(nèi)表面上以及在間隙78內(nèi)在泡沫傳感器84的暴露部分上積聚泡沫的層。如果泡沫的連續(xù)層從流體41的頂部表面76到泡沫傳感器84形成于容器32的內(nèi)表面38上，那么電信號(hào)(“虛假信號(hào)”)可以在泡沫傳感器84與地面接觸件146之間傳遞，方法是通過容器32和流體41上的泡沫層。此虛假信號(hào)將向CPU 336給出流體41上的泡沫層已達(dá)到泡沫接觸件92的虛假讀數(shù)且因此當(dāng)不需要消泡劑時(shí)觸發(fā)將消泡劑分配到流體41中。此外，由于容器32上的泡沫層，所以甚至在添加消泡劑之后虛假讀數(shù)仍然可以繼續(xù)，由此引起消泡劑持續(xù)的或重復(fù)的不希望的分配到流體41中。

泡沫傳感器84專門設(shè)計(jì)有與泡沫接觸件92相比較小直徑的過渡部件94以幫助區(qū)分真實(shí)信號(hào)與虛假信號(hào)，在真實(shí)信號(hào)中由于在流體41的頂部表面76上的泡沫堆積產(chǎn)生信號(hào)以便接觸泡沫接觸件92，在虛假信號(hào)中由于泡沫的薄膜包覆容器32的內(nèi)表面產(chǎn)生信號(hào)以便在泡沫傳感器84與流體41之間延伸。具體來說，電導(dǎo)率部分涉及電接觸件的表面積以及電流通過的材料的體積。相應(yīng)地，真實(shí)信號(hào)的電流將總是大于虛假信號(hào)的電流。這是真實(shí)的因?yàn)檎鎸?shí)電信號(hào)在泡沫傳感器84與流體41之間通過的泡沫的體積大于虛假電信號(hào)在容器32的內(nèi)表面38上在泡沫傳感器84與流體41之間通過的泡沫的體積。此外，因?yàn)榕菽佑|件92與過渡部件94相比具有較大直徑，所以泡沫接觸件92與將接觸容器32的表面上的泡沫的薄膜的過渡部件94相比將具有更多的接觸流體41上的泡沫的表面積。

相應(yīng)地，CPU 336可以經(jīng)編程使得當(dāng)來自泡沫傳感器系統(tǒng)80的電信號(hào)低于預(yù)定值時(shí)，它被假定為虛假信號(hào)并且不釋放消泡劑，但是當(dāng)信號(hào)超過預(yù)定值時(shí)，它被假定為真實(shí)信號(hào)并且如上文所論述釋放消泡劑。用于確定真實(shí)或虛假信號(hào)的預(yù)定值可以是所測(cè)量的電信號(hào)強(qiáng)度或傳導(dǎo)率。舉例來說，在一個(gè)實(shí)施例中，僅具有大于20μ西門子的傳導(dǎo)率且更常見的是大于30μ西門子或40μ西門子的信號(hào)將被確定為是真實(shí)信號(hào)。應(yīng)了解取決于例如在泡沫接觸件92與泡沫接地146之間施加的電壓的量、過渡部件94與泡沫接觸件92之間的相對(duì)直徑以及用于接觸件的材料等因素和其它因素可以在廣泛的范圍上設(shè)置預(yù)定傳導(dǎo)率值。在其它實(shí)施例中，預(yù)定值可以設(shè)置在20μ西門子與50μ西門子之間的任何值處。也可以使用其它值。類似地，其它測(cè)量結(jié)果，例如，電流，也可以用作預(yù)定值。

為了幫助區(qū)分真實(shí)信號(hào)與虛假信號(hào)，泡沫接觸件92將通常具有垂直于其縱向長(zhǎng)度的直徑，該直徑至少3、4、5、6、8或10倍的大于安置在容器32的腔室40內(nèi)的過渡部件94的垂直于其縱向長(zhǎng)度測(cè)量的直徑。換句話說，過渡部件94的直徑可以最多為泡沫接觸件92的直徑的1/3、1/4、1/5、1/6、1/8或1/10。因?yàn)橹睆娇梢匝刂菽佑|件92和過渡部件94的長(zhǎng)度改變，所以泡沫接觸件92和過渡部件94的上述測(cè)量和比較的直徑可以選擇為其長(zhǎng)度上的最大直徑、最小直徑、平均直徑或在泡沫接觸件92和過渡部件94的至少一部分上的任何位置處的直徑。也可以使用其它比率。泡沫接觸件92的直徑通常大于2mm、3mm、5mm、7mm或10mm或者在2mm和10mm之間的范圍內(nèi)，而過渡部件94的直徑通常小于2.5mm、2mm、1.5mm、1mm、0.75mm或0.5mm或者在2.5mm和0.5mm之間的范圍內(nèi)。同樣，這些直徑可以是在長(zhǎng)度上的最大直徑、最小直徑、平均直徑或在泡沫接觸件92或過渡部件94的任何位置處或至少一部分上的直徑。也可以使用其它尺寸。應(yīng)注意如本文所使用術(shù)語(yǔ)“直徑”是指直線或從對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)的側(cè)面到側(cè)面通過其中心傳遞的此類線的長(zhǎng)度，且并非意圖將結(jié)構(gòu)限制為圓形或任何其它所定義的形狀。隨著過渡部件9的直徑繼續(xù)增大到大于2mm，區(qū)分真實(shí)信號(hào)和虛假信號(hào)的能力減小。類似地，隨著過渡部件9的直徑減小，尤其是低于0.5mm，過渡部件的結(jié)構(gòu)損壞的風(fēng)險(xiǎn)增大。

如圖2中所描繪，在組裝狀態(tài)a中，腔室91(包括開口86的一部分)形成于從凸緣89延伸到底座90的第二端面104的主干88中。過渡部件94居中地延伸穿過腔室91，具有形成于過渡部件94與主干88的包圍內(nèi)表面之間的環(huán)形間隙。因?yàn)橄到y(tǒng)由于鼓泡氣體的流入而加壓，所以泡沫將通常不會(huì)進(jìn)入或積聚在腔室91內(nèi)。然而，泡沫可以在到腔室91的開口處橋接在過渡部件94與管狀主干88或凸緣89之間。橋接通常由于接觸且粘附到過渡部件94的泡沫的結(jié)塊而發(fā)生，這是由于泡沫收集在容器32的隔室40內(nèi)，并且甚至當(dāng)由于消泡劑的添加使得剩余的泡沫消散時(shí)仍然在過渡部件94上。虛假信號(hào)可以由于接觸積聚在容器32的內(nèi)表面38上的泡沫的泡沫橋由此完成到地面接觸件146的電路而產(chǎn)生，如上文所論述。

為了幫助消除或最小化過渡部件94與管狀主干88/凸緣89之間的泡沫橋的形成(且由此最小化任何虛假信號(hào))，外殼87內(nèi)的開口86/腔室91的直徑可以相對(duì)于過渡部件94的直徑增大。舉例來說，雖然過渡部件94的直徑通常是如上文所論述的值，但是包圍過渡部件94的開口86/腔室91的內(nèi)部直徑通常大于5mm、10mm、15mm、20mm、30mm、40mm或50mm。也可以使用其它尺寸。一般而言，直徑越大，可以形成泡沫橋并且維持在過渡部件94與管狀主干88/凸緣89之間的概率越低。也可以使用其它尺寸。還應(yīng)注意腔室91通常具有在凸緣89到底座90的第二端面104之間延伸的深度，該深度在5mm和50mm之間的范圍內(nèi)，并且在10mm到30mm或10mm到20mm之間是更常見的。也可以使用其它尺寸。

如先前所提及，在一些實(shí)施例中，泡沫傳感器82可以安置在容器32的側(cè)壁42(圖1)上以便放置在頂部空間78內(nèi)。在此實(shí)施例中，通常優(yōu)選的是外殼87相對(duì)于水平面成向下的角度，使得形成在腔室91內(nèi)的冷凝物自由地流動(dòng)離開腔室91并且進(jìn)入到容器32的腔室40。這種配置有助于防止冷凝物收集在腔室91中，這有可能輔助虛假信號(hào)的形成，如上文所論述。在一個(gè)實(shí)施例中，外殼87可以放置成使得居中地延伸穿過外殼87的開口86或腔室91的縱軸安置成在大約10°到大約70°之間的范圍內(nèi)相對(duì)于水平面的向下的角度，其中在大約30°到大約45°之間是更常見的。也可以使用其它角度。

在其它實(shí)施例中，還設(shè)想出泡沫傳感器84可以形成為其中過渡部件94被消除。舉例來說，泡沫接觸件92可一直延伸到主體96并且具有沿著其長(zhǎng)度的恒定直徑，方法是在泡沫接觸件的中心上應(yīng)用包覆或絕緣材料，這些材料將不允許泡沫粘附到其上。因而，將不會(huì)生產(chǎn)虛假信號(hào)。

應(yīng)了解接地組合件140可以具有多種不同配置。舉例來說，圖6中所描繪的是接地組合件140A的一個(gè)實(shí)施例，其中接地組合件140和140A之間的相同元件通過相同參考標(biāo)號(hào)識(shí)別。接地組合件140A和140之間的唯一差異在于接地組合件140A、管端口33E已經(jīng)消除。在此實(shí)施例中，環(huán)形凸緣340包圍主體206且從主體206徑向向外突出并且是整體地模制或與其一起形成的。凸緣340直接焊接到容器32的內(nèi)表面。在其它實(shí)施例中，應(yīng)了解可以從接地組合件中消除采樣管204并且探針148不必設(shè)計(jì)成充當(dāng)溫度傳感器。也就是說，探針148的功能可以被限制為僅傳導(dǎo)通過泡沫傳感器84或來自泡沫傳感器84的信號(hào)。在第7,879,599號(hào)美國(guó)專利中公開了可以經(jīng)修改以與地面接觸件146一起操作的管組裝件142的其它實(shí)施例的實(shí)例，該專利先前通過特定參考并入本文中。

圖7中所描繪的是可以替代接地組合件140或140A使用的接地組合件140B的替代實(shí)施例。接地組合件140B包括如先前所論述的端口33F(并且其也可以在本文中被稱作外殼)和地面接觸件146A。地面接觸件146A包括在第一端348與相對(duì)的第二端350之間延伸的細(xì)長(zhǎng)主體346。第一端348終止于圓化前緣352處而第二端終止于端面354處。埋頭插座356形成于端面354上并且被配置成接收電插頭110A。環(huán)形倒鉤358在第二端350處或朝向第二端350包圍主體346且從主體346徑向向外突出。地面接觸件146A手動(dòng)地插入在端口33F的主干34內(nèi)，使得倒鉤358與主干34一起形成液密密封而前緣352突出到容器32中。同樣，電勢(shì)或電壓施加在接地組合件140B與泡沫傳感器組合件82之間，使得當(dāng)泡沫達(dá)到泡沫接觸件92時(shí)電信號(hào)在其間傳遞。在其它實(shí)施例中，端口33F可以如上文關(guān)于泡沫傳感器84所論述的外殼87與底座90耦合相同的方式與地面接觸件146A耦合。也可以使用接地組合件的其它設(shè)計(jì)。

鑒于上述內(nèi)容，發(fā)明性泡沫傳感器系統(tǒng)的實(shí)施例提供多種優(yōu)勢(shì)。值得注意的是，選擇實(shí)施例提供自動(dòng)化機(jī)構(gòu)以用于確定何時(shí)應(yīng)該將消泡劑分散到容器32中以便控制容器32內(nèi)的泡沫且由此避免氣體過濾器將變得被堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。通過使用自動(dòng)化系統(tǒng)，需要反應(yīng)器的較少監(jiān)測(cè)。此外，所使用的消泡劑的量得到最小化，由此限制與消泡劑相關(guān)聯(lián)的問題并且需要從培養(yǎng)物中移除較少的消泡劑。選擇實(shí)施例還設(shè)計(jì)成使得容器32能夠易于塌陷和折疊以用于以對(duì)泡沫傳感器組合件或容器32的最小損壞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行運(yùn)送、傳送、除菌等等。選擇實(shí)施例還提供了幫助消除可能由于泡沫包覆容器32的內(nèi)表面且接觸泡沫傳感器組合件的一部分生產(chǎn)的任何虛假讀數(shù)的機(jī)構(gòu)。還實(shí)現(xiàn)了其它優(yōu)勢(shì)。

在不脫離本發(fā)明精神或基本特征的情況下，可以其它特定形式實(shí)施本發(fā)明。所描述的實(shí)施例應(yīng)視為在所有方面均僅為說明性而非限制性的。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書而不是由前述描述指示。在權(quán)利要求書等效物的含義和范圍內(nèi)的所有變化均被涵蓋在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。