使用脉冲电磁场来改变产品状态和/或所述产品的产生的设备和方法

技术领域

本申请涉及的发明是脉冲电磁场(PEMF)(其也可以称为电磁数字序列)的应用，以提供产品状态的变化，并且更具体地说，以改变生物系统(例如发酵和细胞培养生物系统)的代谢生产力之一和/或提高此系统的生产率。

背景技术

在微生物培养的领域中，已经开发了许多年以生产供人类或动物耗费的多种类型的食物和饮料。例如，酵母(酿酒酵母种类(Saccharomyces species))的发酵过程是啤酒、葡萄酒和发酵面包的生产过程的关键部分。这种食品制造形式的发展最初是基于自然培养的偶然发现，随后在生产过程中被采用。此后，对发酵产品生产的管理知识的提高意味着开发已经开始，但仍主要基于“尝试和错误”，并且涉及到观察所使用的生产过程，然后从错误中吸取教训。

最近，开发过程变得更加规范和科学，但可以说，许多科学进展与避免变质和从所犯的错误中恢复有关，而不是提高主要的发酵本身的生产率。尽管如此，在许多生产方法中，例如葡萄酒制造的过程中，仍然依赖于葡萄表面上存在的天然酵母，并且，尽管清洁度和现代器皿设计有所改善，但所使用的主要发酵过程仍然非常接近于古代使用的过程。同样，啤酒、奶酪和发酵面包的生产与最初使用的主要微生物工艺没有实质性改变。

此外，当饮料中含有二氧化碳时，将为液体的味道、质地和止渴特性提供额外的维度。通过将二氧化碳喷入液体中直接添加气体，或者可以通过酵母和溶解糖的作用提供气体。在某些情况下，例如小桶和瓶装啤酒，可以使用二氧化碳添加的两种方法。有许多液体饮料利用二氧化碳的加入来提供泡腾作用，从而以这种方式提升和扩展饮用体验的味道和质感，例如非酒精类水果和糖基液体以及酒精基饮料。在以上所有方面中，假定二氧化碳与水性培养基充分混合，但是已经发现，特别是在混合物中还存在酒精的情况下，常规在分子水平上实现的混合对整体饮用体验具有负面影响。认为这是由于水形成不规则的分子间氢键的自然趋势所致，该分子间氢键导致簇集随机分布在培养基中。同样地，酒精易于簇集，并且这导致饮料产品中二氧化碳的分布不理想。因此，液体的某些方面不能实现到所需的程度，例如香槟中的慕斯，其是与水和酒精混合的二氧化碳的口感。另一个问题是，加入气体(特别是通过喷射)会导致对液体的开放的氢键结构的过度破坏并因此导致簇集。常规地，解决方案是通常将液体长时间存储在容器中，以允许自然动力学运动以使系统均匀化。这可能需要花费多年的昂贵存储时间，以使产品重新获得液体的优选的开放结构，气体和酒精可以均匀地容纳在该开放结构中。

在最近的过去中，从酿造和制酒中获得的许多技能和经验已被用于生产例如生物制药，其中采用的发酵系统和所使用的设备在很大程度上相似，但必须符合相对严格的监管参数并且所使用的生物已经过基因改造。但是，再一次，培养物的生长和表现仍然从根本上取决于原始生物体的固有行为。发现可以通过明智地选择营养物和仔细控制温度、气体交换和/或其它批生产状态来优化这些过程，但是发现微生物生产率不能超过所涉及的微生物的自然极限。

此外，在所有上述过程(现代的和较老的过程)中，一个共同的因素是，在过程的开始和过程的结束之间需要一时间段，以便允许酵母和/或其它生物充分发挥其在产品中的功能。该时间延迟对于以所需的形式较大规模并且更有效地生产产品是一个重大的障碍，并且/或者，如果为执行完整功能所用的时间不足，则可能意味着最终产品的质量较差。因此，商业上显著的生产率受到限制或无法实现，因为认为微生物培养现在已达到生产率的自然极限，并且可以通过优化养分、生长状态和/或设备来实现。因此，通常认为，在不损害质量和/或违反法规的情况下，很难改变用于特定产品的工艺。

例如，在跨越医学和生物技术工业的许多领域中用于产生广泛的产品(包括酶、激素和抗体)的哺乳动物细胞培养的领域中，使用哺乳动物细胞生产生物制品通常是非常昂贵的，这是由于与传统的微生物系统相比的缓慢细胞的生长速度、高度的专门化的状态和较高的污染风险，但认为该常规方法是唯一可行的解决方案。

申请人在其共同未决申请PCT/GB2018/053493中(其内容合并于本文中)公开了能够提供以脉冲形式的电磁场并将其暴露于某些产品以改变液体的生物系统的代谢生产力，例如发酵和细胞培养。

然而，为了使本申请有效，需要能够确保以可靠且可重复的方式施加电磁场，以确保在每次暴露液体到脉冲的电磁场时都能达到该方法的效果。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种上述问题的解决方案，该解决方案允许改善用于获得开发和所需形式的产品的质量和过程，从而提高最终产品的质量和/或加快实现最终产品的方式。因此，另一目的是提供一种方法，该方法是非侵入性的、易于应用并且可以提供增加的产量和/或减少批量生产时间。

本发明的另一目的是提供一种设备，该设备允许以易于重复的方式将电磁场有效地施加到产品上，并且如果需要，优选地可由非技术人员来执行该设备。另一目的是提供一种设备，该设备的形式允许将其与盛有待处理产品的容器结合使用。

在本发明的第一方面，提供了一种允许向产品施加电磁场一时间段以改变所述产品的状态的设备，所述设备包括至少一个支撑件和容器，所述产品被定位在所述容器中，并且其中所述支撑件包括用于产生脉冲电磁场(PEMF)的一个或多个模块，并且所述支撑件包括或连接到控制装置以控制PEMF的产生，并且相对于所述产品可定位，以使产品暴露于所产生的所述脉冲电磁场。

通常，提供该设备以允许传输PEMF，以促进产品的组分的充分混合。

在一个实施例中，该设备控制装置控制所发射的PEMF的频率和数字序列，以对应于当时保持在容器中的产品的介电特性和/或其它特性。

在一个实施例中，控制装置以设置在支撑件上的集成电路的形式提供，并且可以包括发射器以允许除了从所述模块发射的PEMF之外还从发射器发射PEMF。

在一个实施例中，控制装置又可通过基于软件的使用者界面操作，以允许使用者控制从装置产生PEMF。

在一个实施例中，支撑件和/或模块相对于容器是可定位的，从而允许保持在容器中的产品暴露于PEMF。

在一个实施例中，多个所述模块以固定的阵列或构造设置在支撑件上，以提供增加范围和/或强度的PEMF。

在一实施例中，支撑件位于容器的外部，并且PEMF通过产品所位于其中的容器的一个或多个壁施加到产品上。

在一个替代实施例中，包括用于产生PEMF的一个或多个模块的支撑件的至少一部分位于容器内部。

通常，多个支撑件可位于容器内的不同位置，以提供到PEMF的均匀暴露，所述PEMF由与所述支撑件一起定位的模块产生的。

在一实施例中，所述支撑件由容器的一个或多个壁形成，并且模块被安装为所述一个或多个壁的一部分。在一替代实施例中，所述支撑件位于容器的一个或多个壁内。

在一个实施例中，所述支撑件以壳体的形式提供，所述一个或多个模块位于壳体中，或者在另一实施例中，所述支撑件以片材的形式被提供，所述模块位于所述片材上。

在一实施例中，支撑件以无菌形式提供以供使用，并且在一个实施例中可以被提供为单次使用。

在一个实施例中，所述模块包括天线和发射器，以允许在特定频率范围内PEMF的无线短程通信。在一个实施例中，该特定频率范围是工业、科学和医学(ISM)短程无线电频带。在一实施例中，该频率为2.4GHz。

在一个实施例中，发射器能够产生高达15米的距离的PEMF。

在一个实施例中，控制装置允许以持续时间在0.5-1.5ms范围内的脉冲传输PEMF，和/或，所述脉冲被在40-66ms范围内的休息期间隔开，和/或，PEMF脉冲在每秒12-20个脉冲的范围内发射。

通常，相对于容器布置支撑件和/或位于其上的模块，以便相对于产品以全向方式产生PEMF。

在一个实施例中，该模块基于个人局域网系统装置。

在一个实施例中，控制装置和发射PEMF的模块设置有支撑件，该支撑件是无线电透射的壳体的形式，并且该模块位于其中，并且壳体的形状和模块的间隔可以适于允许它们关联于一种或一定范围内的容器类型使用。

在一个实施例中，壳体以及因此的设备被设置为可以与容器一起使用的另一物品的整体部分，或者形成为容纳液体的容器的一部分。

在一个实施例中，将支撑件设置成一定形状，例如模具适应要与之一起使用的特定容器的轮廓，使得设备的定位装置允许容器与其牢固地配合，因此在一个实施例中，允许在产品消耗之前立即使用该设备。

在一个实施例中，容器是单个瓶或杯子中的任一种，或者可以是一组容器，例如多个瓶或杯子，并且在其中容纳产品，并且在一个实施例中产品是起泡液体和/或包含酒精，例如香槟、普罗塞克(Prosecco)、卡瓦酒(Cava)等。

在另一个实施例中，容器可以是生物反应器器皿的形式，并且应当理解，所使用的容器以一定形式设置，该形式适合于要在其中容纳的产品和/或对该产品执行处理步骤，并且作为附加步骤或在至少一个步骤中关于该产品选择性地施加PEMF。

在一个实施例中，该设备设置有允许将容器的基部放置在其上的定位装置和/或可以设置有围绕容器放置的接合装置。

在一个实施例中，该设备以壳体的形式提供，该壳体装配在瓶的颈部上。

通常，该设备包括电池或其它电源装置和/或可以被充电以允许提供功率以发射电磁场脉冲。

在另一个实施例中，该设备以套筒的形式提供，该套筒可以围绕容器设置，并且还可以设置有允许冷却容器中的液体的装置。

在一个实施例中，该设备包括至少一个特征，该特征允许改变容器的视觉外观，例如为该设备提供照明，以在该容器是杯子时提供额外的视觉尺寸，和/或，指示设备的操作以及当时和何时正产生PEMF。

在本发明的另一方面，提供了一种用于改变产品状态的方法，其中，所述方法包括以下步骤：以预定频率和预定时间段将来自一个或多个模块的脉冲电磁场施加到当在第一状态下的产品，以将所述第一状态的产品改变成所需的另一产品，以用于后续使用或进一步处理。

在一个实施例中，所述状态的改变是由于进行产品的细胞培养物系统的发酵和/或发育的结果。

在一个实施例中，所述PEMF允许改变产品的一种或多种组分的状态，所述一种或多种组分是产品的元素或成分的形式。

在一个实施例中，将PEMF用作产品处理的阶段，以引起产品中的发酵和/或细胞培养发育。

在一个实施例中，状态的改变是为了增加产品的加工步骤发生的速度。在一个实施例中，加工步骤是细胞培养物的发育。

在一个实施例中，施加PEMF，用于增加哺乳动物细胞培养基的生长速度。

在一个实施例中，在产品的其它加工阶段故意不使用PEMF施加到产品上。

在一个实施例中，PEMF被施加预定时间段，该预定时间段是参照特定产品和/或产品的量确定的。

在一个实施例中，PEMF频率在用于工业科学和医学目的的电磁频谱的带宽内。

在一个实施例中，电磁能以持续时间在0.5-1.5ms范围内的脉冲来传递。

在一个实施例中，脉冲被在40-66ms范围内的休息期间隔开。

在一个实施例中，多个所述装置以固定阵列设置或选择性地定位在阵列中，以便提供更强的脉冲磁场或具有更大范围的脉冲磁场。

在一个实施例中，使用具有位于特定的阵列中的容器的设备将PEMF同时施加到保持在多个容器中的产品。

在一个实施例中，容器是装有起泡液体(例如酒)的瓶。

在一个实施例中，根据本发明的脉冲电磁场的使用在以下产品的生产中提供了提高生产率中的任一或任意组合：生物燃料，转基因的细胞和生物的培养物，胰岛素，单克隆抗体(monoclonal antibodies)，生长激素，干扰素(interferon)，白细胞介素(interleukins)，血液因子VIIa，血液因子VIII，血液因子IX，促红细胞生成素(erythropoietin)，促性腺激素(gonadotrophin)，胰高血糖素，疫苗抗原序列，哺乳动物细胞培养物。

因此，根据本发明，常规的反应器条件和设备可以继续用于产品形成，其中增加产生脉冲电磁场，以形成产品位于其中的环境。

通常，微生物的有机体是电磁系统，并且对电磁的变化做出反应。

通常，使用包括无线电或微波发射器的设备用PEMF辐照培养物，所述设备被定位成使得该设备的使用是非侵入性的，因此不会改变产品的任何营养或配方组分。

在一个实施例中，辐射频率优选为2.4Ghz。

通常，脉冲的持续时间在0.5-1.5毫秒的范围内，更优选地，为1毫秒。通常，脉冲被休息期(rest period)间隔开，在一个实施例中，该休息期在40-60毫秒的范围内，并且更优选地为50毫秒。

在脉冲之间提供休息期确保了微生物不会被电磁能淹没，而是被鼓励以增加代谢过程并增加生长速度。发现这导致代谢物表达的增加和营养物向产物的更有效转化，因此增加了产量和/或减少了获得所需结果所需的生产时间。此外，脉冲之间的休息期使PEMF在产品中产生的活性放松，因此脉冲促进了均质性，因为簇集被分开并且自然地形成了产品的热力学上有利的开放结构。

在一个实施例中，为了检测PEMF的产生，可以在设备附近利用电子磁场检测器。产品状态的变化可以是特征和/或产品过程中的一种或其组合。

在一个实施例中，控制装置允许所发射的电磁场的频率和数字序列对应于当时保持在容器中的产品的介电特性和/或其它特性。

在一个实施例中，以2.4GHz脉冲提供产生的电磁场，并且系统提供低场的，通常为毫瓦的，能量脉冲。通常将电路编程为在10至20Hz之间的低脉冲频率下提供2.4GHz的一毫秒脉冲，以使占空比(duty cycle)通常在1-2％的范围内。

在一个实施例中，施加电磁场脉冲的持续时间在30分钟至2小时的范围内，并且如果需要的话，其可以与另一功能同时执行，例如冷却液体。还应当理解，施加电磁场脉冲的持续时间取决于被处理的液体的类型和/或量。

产生PEMF的频率范围被认为是工业科学和医学频带，特征通常是该频带作为毫瓦范围内的低场或低能量被提供，并具有大约1毫秒的短脉冲宽度，并且具有通常15Hz的低频脉冲率。

通常，这种形式的电磁场用于服务在例如使用蓝牙的智能电话中，并且可以被修改以传递这些频率。

因此，本发明在减少组分进入指数阶段所花费的时间方面具有显著的改进，从而允许减少发酵组分的加工的总循环时间。例如，在生物乙醇的制造中，本文详述的改进使得可以显著减少生产时间，从而可以提高常规使用的相同设备的产量和产出。

在一个实施例中，控制PEMF的使用以便在需氧条件下使用，并且在一个实施例中，提供了在需氧环境中将PEMF施加于材料。在另一个实施例中，该方法用于从大肠杆菌生产丁醇以形成生物燃料。

因此，根据本发明，使用在此描述的方法和设备来提供脉冲电磁场，允许增进和提高产量，不会不利地影响产品的质量。

附图说明

现在参考附图描述本发明的特定实施例；其中

图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例使用的设备。

图2示出了用于发射脉冲电磁场的装置与待处理的产品培养基结合使用的方式。

图3示出了该装置相对于产品培养基的替代布置。

图4示出了该装置与待处理的产品培养物被容纳在其中的容器的结合使用。

图5示出了图4的布置的另一实施例；

图6示出了一个或多个装置可以用作循环设备的一部分的方式。

图7示出了根据本发明的一个实施例的设备，并且示出了与其一起使用的控制装置部件。

图8示出了根据本发明的一个实施例并且被安装到瓶上的设备。

图9示出了设备可以通过其定位有瓶的替代形式。

图10和11示出了允许与瓶接合的设备的替代实施例；

图12示出了该设备的替代实施例；

图13示出了该设备与另一物品的结合；和

图14a-14c示出了根据本发明的设备的另外的实施例，其可以与杯子形式的容器结合使用。

图15以图形方式示出了对照量的大肠杆菌和已经用PEMF处理过的大肠杆菌之间关于光密度相对于时间的比较；

图16示出了对照量的大肠杆菌和使用PEMF处理的大肠杆菌之间关于干细胞重量随时间的比较。

图17以图形方式示出了作为对照的大肠杆菌的量和根据本发明已经使用PEMF处理的大肠杆菌的量关于pH值随时间的变化；

图18a示出了对照的和PEMF处理的量的大肠杆菌关于细胞呼吸随时间的变化；

图18b示出了大肠杆菌中的酸产量；

图18c示出了大肠杆菌中的代谢中间体；

图19a和19b以图形方式分别示出了对照量的酿酒酵母和使用PEMF处理的相同材料关于光密度和DCW的比较；

图20以图形方式示出了对照量的酿酒酵母和使用PEMF处理的相同材料关于pH值随时间变化的比较；

图21以图形方式示出了对照量的酿酒酵母和使用PEMF处理的相同材料关于细胞呼吸随时间变化的比较；

图22和23a和23b示出了酿酒酵母中的代谢活性；

图24示出了酿酒酵母中的代谢中间体；

图25示出了酿酒酵母中的乙醇产量；

图26示出了将脉冲电磁场引入要处理的产品所位于的容器中所使用的设备的一个实施例；

图27和28示出了图26的设备与容器一起的潜在用途；

图29示出了根据本发明的设备的另一实施例；

图30-35涉及根据本发明的一个实施例的哺乳动物细胞培养测试结果。

具体实施方式

首先参考图26，示出了可用于将脉冲电磁场引入到要处理的产品位于其中的容器中的设备的一个实施例。

在一个实施例中，探针1设有外壳体3，例如玻璃管，在一个实施例中，玻璃管具有在一端处固定到玻璃壳体7的密封帽5，并且具有合适的附接结构，通常包括允许形成气密密封的凸缘，该凸缘允许将玻璃管附接到探针1要被插入其中的容器的壁或另一部件上，从而将探针安装在固定位置。探针的主要部分，通常是玻璃壳体1，将位于容器内。在壳体3内，设置有印刷电路板7，其具有用于模块化电源的并联电路迹线和用于模块数据反馈和编程输入的串联电路迹线。电路板还包括可以充电的电池，因此，应当理解，印刷电路板用作向模块9供电以及提供控制数据到模块和从模块提供控制数据以便以所需的方式操作它的装置。

一系列间隔的模块9，其以用于特定用途的所需构造定位，并且在这种情况下，沿着壳体3的长度等间隔隔开。每个模块都能够发射通过壳体壁并进入容器内的脉冲频率，从而作用在保持在容器内的产品上。位于芯支撑件11上的模块9的设置允许模块9与壳体3的壁的适当间隔，并因此提供对于由于容器内的其它过程(例如灭菌过程)而产生的热的一定程度的热隔绝，该灭菌过程因此可以使壳体通过蒸汽被灭菌，并且在一个实施例中，芯11可以在该过程中被移除，然后重新插入壳体中。

图27和28示出了根据本发明的探针1的潜在的不同用途，并且在图27中示出了探针1，其从容器的顶部被引入到容器13的内部，使得探针定中心地且沿轴向地定位在容器中，以允许电磁场脉冲围绕探针沿360度从其发射，并由此对容器内的产品进行基本均匀的处理。

图28示出了其中设置多个探针1使其通过在容器壁中的各个口被定位的方式，并且在该实施例中，探针1水平地延伸到容器13中并且被偏移90度，使得设置成从每个探针提供电磁场脉冲。可以设想，这种和其它的多探针配置可以适用于较大容量的容器中和/或与利于更强烈的暴露到电磁场的容纳在容器内的产品一起使用。

图29示出了该设备的另一实施例，其中再次提供了容器13，该容器13包括要在其中处理的产品。在该实施例中，设置了套筒15，该套筒15是圆柱形的，并且具有以选定的矩阵配置定位的多个模块9，该模块9用于从其发射脉冲电磁场，并且还具有控制模块7，该控制模块7连接至每个模块，通常通过与圆柱体材料一体定位的线来连接，以允许功率和控制数据被发送到模块9和从模块9接收。在所示的实施例中，套筒15可以如箭头7所示移动，以围绕容器定位，或者在另一实施例中，并且特别是对于与重复用于同一目的的容器一起使用时，套筒可以作为容器的壁结构的一体部件而提供，或模块可以按要求的矩阵配置设置，并与壁结构一起定位，无需支撑套筒。

现在参考图1，提供了根据本发明的设备的另一形式，并且在该实施例中，该设备在该实施例中设置用于处理通常作为产品的一部分提供的微生物系统的活培养物并提高其生产率。这是通过将培养物暴露于相对低能量的脉冲电磁场(PEMF)来实现的，通常在每升培养物的培养基微瓦特量级中，其频率可以在微波范围内，并且脉冲在低频下，例如10至200Hz。已经发现，该方法步骤提高了微生物培养物的生长速率和表达水平。

在一个实施例中，PEMF的传输可以来自一个或多个模块，其包括控制装置以及类似于在个人局域网系统(a Personal Area Network system)中使用的发射器，并且可以被控制以允许从该模块产生PEMF，并且由电池供电或直接从电源供电。图1示出了从模块2产生PEMF所需的部件的示例，该模块2包括电源4、数据处理器6、存储器8、信号发生器10和天线12。

可以将模块2放置在微生物培养物16的下面或靠置在其上，例如在糖基培养基中的酵母的发酵，以产生酒精和二氧化碳。发酵器可以从任一方向暴露，因为产生的信号是全向的，并且不取决于位置而是仅取决于附近、优选地接触发酵器皿的壁。

图2示出了一种可能的布置，其中模块2位于其中放置有培养物培养基16的器皿14的下方，使得电磁场脉冲如箭头17所示向上移动通过培养物。但是，因为模块在脉冲电磁场的发射方向上是全向的，所以其它形式也是可行的，例如图3所示的形式，其中模块2被安装到器皿14的一侧18上，使得PEMF可以按箭头20所示的方向施加。

在另一个实施例中，可以同时处理多个发酵或生物反应器器皿，如图4和5所示。例如，在图4中以俯视图示出了几个容器22，在该示例中，该容器22包括发酵酒精饮料的形式的产品。饮料可以是起泡酒或未经巴氏消毒的瓶装啤酒，并且例如瓶22的容器如图所示位于模块2的周围，使得每个瓶22与模块2的PEMF天线12等距，并且因此每个瓶中的产品16中的发酵成分接收同样的到PEMF的暴露。

在图5中，示出了发酵微生物培养物的多个容器22的另一实施例，该多个容器22从模块2的阵列暴露于PEMF。在该实施例中，多个容器22以阵列同时暴露于PEMF，所述阵列形成为使得模块2’服务于四个容器的组24，第二模块2”服务于容器组26，模块2”’服务于容器组28和模块2””服务于容器组30。应当理解的是，该阵列可以被组织成使得其在存储期间易于运输和装配，使得这些容器和其中所容纳的培养物在移至新的一组容器用于暴露之前，可以被暴露设定的时间段。

为了大规模产生用于发酵或细胞培养的PEMF，模块2可以被容纳在壳体的形式的防水的、无菌的支撑件中，该壳体以对所采用的电磁频率透射。这样描述的PEMF模块2可以围绕器皿壁24放置，以提供广延阵列的所述模块，该广延阵列的模块如箭头26所示将PEMF发射到容器器皿内的培养基16中，如图6所示。在另一个实施例中，模块可以放置在循环侧臂形式的支撑件内，使得产品通过模块流动并且在这样做时接收PEMF辐照。这些实施例特别适用于大规模微生物培养。假定本文所述的一般描述的PEMF处理对活细胞内的带电表面(charged surface)提供电磁干扰，其激发增加生长和/或代谢物表达。

在瓶装起泡酒的情况下，可以推断出二氧化碳产量的增加改善了起泡酒在口中的慕斯(mousse)和质感。在包括酒精的其它类型的产品中，酒精活性(activation)可以提高生产力，因为在这种情况下，酵母会被PEMF激发和促进，以产生更多的酒精(主要是乙醇)。在这种情况下，酒精可以是蒸馏前在发酵饮料产品(例如葡萄酒和啤酒)或发酵醪中所含的酒精。

通过本文所述的方法提高生产率以在生物燃料的生产中提供额外的和/或更高的酒精的生产率，这也被描述为本发明的用途。

在图7中，示出了具有壳体110的设备102，该设备具有允许该设备可用于在容纳在瓶内的液体112中产生脉冲形式的电磁场的部件。该设备部件包括电源，在这种情况下为电池114，电池114位于壳体110内。电池可以充电，或者可以在到期时更换。

提供开关116以允许打开和关闭设备，并且可以以简单地指示设备的操作和/或向设备102供电的形式或以其它形式提供可视显示器118，其中，显示器除了提供功能效果外，还提供装饰效果，例如，被设置以展示公司的徽标，所述公司可以是例如该设备所使用的瓶中的液体的生产商。

以光源120的形式提供另一种指示，一旦对于一定量的液体已经经过了足够的电磁场发射的时间段以被有效处理，则光源可以照亮，从而指示：停止使用该设备，并且已经使用电磁场调节液体112足够的时间段。

可以提供定时装置112，该定时装置112允许使用者结合瓶和容纳在其中的液体来选择设备的特定的操作时间。应当理解，除了上述部件之外，还在壳体110内提供电气控制电路和部件，用于控制以所需形式的脉冲发射和产生电磁场，并且壳体壁122设置成对电磁场有效地透射，以便当容器4位于其中时允许电磁场通过并进入容器4内。

图8示出了壳体110可与瓶104一起通过其来定位的装置的一个实施例，在这种情况下，通过提供在横截面中示出的套筒124来定位，该套筒在瓶104和设备壳体110的周围在它们之间的接界126处通过并使它们接合在一起。

在图9中，示出了提供带子128的形式的接合装置的另一实施例，带子128与套环130一起定位，并且套环环绕瓶的颈部108，并且带子128从设备壳体延伸至套环并且从而使设备外壳110在接界126处与瓶的基部130保持接触或邻接。通常，将带子设置为有弹性的，并且因此将设备102朝向瓶基部130偏压。

在图10中，示出了装置壳体可以成形的方式，从而在该实施例中形成具有突起132的表面122，该突起132被成形为位于瓶的基部130中的凹口134中，如图7所示。

可替代地，如图11所示，该设备的定位装置可以简单地是在壳体110上的平坦部分122，并且容器104被放置在平坦部分122上并且是独立的。

在其它实施例中，该设备可以被结合到具有其它功能的物品中，并且在图12中，示出了冷却套筒136，该冷却套筒136在其中设有冷却装置，以允许当瓶104放置在腔138中时瓶被冷却。然后，根据本发明，除了冷却装置之外，还设置了关于图1所描述的部件，这些部件被设置在基座140和/或侧壁142中，以从套筒发射电磁场并且将电磁场发射到保持在瓶104中的液体112中。

在图13中，示出了冰桶142，其具有用于在其中容纳冰和水146的腔144，并且此外，冰桶的基部150和/或壁148设置有适当的电路，以允许电磁场从电路产生并且进入当时被保持在腔中的瓶104中的液体内。

现在转向图14a-14d，示出了杯子152形式的容器，该容器具有基部154、颈部156和在其中容纳液体的腔部分158。再次，可以以多种不同的形式设置设备壳体110，所述设备壳体如图所示在这种情况下包括套筒160或套环162。通常，相同的部件将被包括在该设备中，而与设备要与其一起使用的容器的特定类型无关，并且在一个实施例中，照明装置164既提供功能效果，并且也在杯子的部件上作为视觉装饰效果提供，如图14b所示。

现在提供如本文关于图1至图14d所述的设备和方法的用途的具体示例；

示例1-在典型的家庭葡萄酒发酵中的酵母的生长速率。

实验于2018年5月7日至2018年5月14日在Haddenham Buckinghamshire进行

两个商业葡萄酒包(wine kits)被获得并制备，并在5升的储酒瓶(demijohns)中完全相同地开始。加入所提供的酵母，并且两种培养物相隔超过30英尺。放置了一部智能手机，使它靠置在一个储酒瓶(活动样品)的杯子上。智能手机Galaxy S4装载有一个应用程序，该应用程序可控制个人局域网、PAN、微波系统(商品名称蓝牙)，其传送具有以下详细特性的脉冲电磁场。另一个储酒瓶则接受了辐照的正常发酵(对照样品)

辐照过程

将智能手机(具有的专业应用程序处于活动模式)放置抵靠活动的储酒瓶的外面。该控制应用程序用于控制PAN，并以15Hz的脉冲率在1毫秒的脉冲中提供2.4GHz。智能手机处于活动模式2个小时。每12小时重复(这是2个小时的活动脉冲辐照)，持续一周。

定期观察储酒瓶，并且可以看到，在活动储酒瓶中的二氧化碳的产生(由通过气锁系统的气泡率证明)在第3天平均是对照物的两倍多。

第3天的气泡产生率

活动储酒瓶：每分钟9个气泡

对照储酒瓶：每分钟4个气泡

在一周的结束时，观察到了酒糟(用过的酵母细胞)，并将其与对照储酒瓶进行比较。可以看到，活动样品中出现了显著的额外生长，这是由酒糟的深度证明的。

活动样品：酒糟的深度180毫米

对照样品：酒糟的深度80毫米

酵母生长增加225％，表明代谢增强，因此酒精和二氧化碳的生产率提高(如上由气泡产生率证明)

示例2：活瓶装啤酒(Live,Bottled-Conditioned Beer)

从2018年5月10日到2018年5月12日在Haddenham Buckinghamshire进行了2天的实验

样品为500毫升的St Austell Brewery(圣奥斯特尔啤酒厂)的“Proper Job”India Pale Ale(“非常好的”印度淡啤酒)(一种经活瓶处理的啤酒)，其未经巴氏杀菌，因此在瓶中保留有可以响应脉冲电磁场的活酵母。

两瓶上述啤酒购买自Thame Oxfordshire的Waitrose的同一货架上，然后在Haddenham的该场所处分开至少30英尺，以确保只有活动样品才能从智能手机接收PEMF。

从Google Play商店购买的，装有相应的应用程序的Galaxy S4智能手机被放置靠在一瓶活啤酒(live beer)上，并且应用程序被激活为活动模式。这是活动样品。

该活动样品如上被处理两个小时，一天两次，共2天。

与该智能手机相距至少30英尺的另一瓶相同的啤酒未经处理，即没有PEMF。这是对照样品。

2天后，将瓶打开并倒入大啤酒杯中并观察其特性。然后品尝这两种啤酒，并评估其感官差异。

活动啤酒：可以看出，起泡明显更多，并且必须中断浇注才能使泡沫沉降。当在杯子中时，啤酒顶部的气体泡沫持续了8分钟，并且看到气泡持续上升了20分钟。与对照物相比，啤酒的颜色比琥珀色深2个阴影(2度)。

在品尝时，很明显该啤酒具有奶油般的丝滑质地，并且与对照物相比非常香。啤酒的长度(length)和光洁度与对照物相比也明显不同，参见如下

对照啤酒：可以不间断地倒啤酒，并且泡沫始终保持在杯子中。泡沫头在2.5分钟内迅速消失，并且气泡在4分钟内停止。

在品尝时，对照啤酒缺乏活动样品的奶油般的和醇和的质地，并且很少影响在口中起泡传递风味。与活动样品相比，结束短并且缺乏风味的定义。

示例3：起泡酒(卡瓦酒(Cava)和香槟酒(Champagne))

实验于2018年5月14日至2018年5月21日在Haddenham Buckinghamshire进行。

从位于Thame Oxfordshire的Waitrose挑选了3对起泡酒。1对Bollinger香槟，一对GH Mumm Cordon Rouge香槟和一对Waitrose自有标签的卡瓦酒。

成对被分离，其中一个变成活动样品，每个相同的一对中的另一部分间隔至少30英尺。

将活动的3个瓶与Galaxy S4智能手机一起放在三者组的中间，以使每个瓶与智能手机等距。在实验前智能手机被加载有适当的应用程序。该应用程序在被激活后将控制PAN系统，并以15Hz的脉冲速率发送1毫秒的2.4GHz脉冲。

如上所述，将具有激活的应用程序的智能手机放置在活动样品之间2小时，在实验的持续过程中每天两次。处理7天后，将瓶与它们的对照的成对物组合，并在品尝前冷藏。

起泡酒的品尝是由Corney和Barrow酒进口商在伦敦托马斯摩尔街1号(1ThomasMoore Street,London)的场所的品尝实验室的头牌品酒师(Head Noses)进行的。

品尝结果：每种起泡酒都按正常方式打开，但要注意的是，在每种情况下，经处理的样品在打开时都会具有较大的且较低频率的嗡嗡砰声(“boomy”pop)。

与对照物相比，经处理的样品在杯子中产生更多的气泡，并且气泡在杯子中的持续时间显著更长。每个“品酒师(nose)”都评论说对“mouse”(Mouse酒)有突出改进，其被描述为像光滑的丝绸。

每个“品酒师(nose)”都评论，在Bollinger，Mumm和Waitrose Cava的每种情况下，饮用体验的整体质量都得到了提高。

在其它实施例中，在其中容纳产品的容器的外部和内部的模块9、2的上述阵列可以选择性地引起工业产品发酵中的生产率的提高，所述工业产品发酵例如为曲霉菌产生(例如用于饮料工业的柠檬酸)。

在另一个实施例中，接收PEMF的产品细胞培养物或发酵物是转基因生物。在这种情况下，所需的代谢产物可以是来自改性酵母或其它生物药物蛋白(例如单克隆抗体)的胰岛素(Insulin)，其它激素(例如胰高血糖素)，生长激素，促性腺激素，造血素(Haematopoietic factor)(例如促红细胞生成素)或集落刺激素(colony stimulatingfactor)。也将提高产量或生产率的蛋白质包括但不限于干扰素、白介素(interleukin)和血因子(例如因子VIIa，因子VIII和因子IX)。另外，通过细胞培养制造的血栓溶解剂包括组织纤溶酶原因子(tissue plasminogen factor)。另外，根据本发明可以提高生产率的其它生物制药产品是疫苗，例如乙型肝炎(hepatitis B)或流感抗原(influenza antigens)。

电磁调制可以具有不同的频率和波形形状。也可能有足以刺激发酵和培养的微生物系统的生长的许多脉冲频率。

在实践中，电磁频率的使用受法律约束。选择围绕2.4GHz的频带，是因为认为这提供了调制电场与水的介电特性的良好平衡，从而使水在存在2.4GHz时旋转。2.4GHz及其附近的频率也是免许可证的，并且已被国际政府留给工业、科学和医学界使用。所谓ISM频段。

在不同的实施例中，脉冲的持续时间、脉冲频率和电磁频率可以根据要处理的产品培养物而变化，并且处理的持续时间可以从数小时至数天或数周变化，并且暴露于PEMF可以是连续的或定期给的。

现在转向图15-18c，以图形方式示出了对照量的大肠杆菌和已经根据本发明的一个实施例使用PEMF处理过的大肠杆菌之间的比较结果。

首先参考图15，该图形说明显示，虽然在600nm处的光密度测量结果没有显示在对照的发酵与已用PEMF处理的材料之间的任何显著差异，但是图16显示了孕育24小时后达到的以克/升(g/L)为单位的干细胞重量的最终细胞浓度，对于暴露于PEMF的材料而不是对照量的大肠杆菌，增加了57％。

图17说明了关于pH，尽管对照的大肠杆菌的起始pH为6.68，其与使用PEMF处理的大肠杆菌的7.59的pH值不同，但是在两个实验中都将pH控制在值为7，并且在PEMF发酵中，培养物的酸化活性远强于未暴露于PEMF的大肠杆菌。尽管控制系统不能快速调节pH值，快速到足够使得pH值降低到6.20(相对于大肠杆菌对照部分的6.58)，但这可能意味着PEMF已经导致了更高的有机酸产生。

然后，关于图18a，相对于已暴露于PEMF的一定量的材料具有总体上更高的代谢活性，因为产生并释放到培养基中的CO

图18b示出了对于暴露于PEMF的材料，转移至发酵器中以提高pH的碱(base)的总量大于对照状态下的总量。这表明细菌在PEMF状态下会产生更多的总酸。

然后，图18c示出了，对于对照大肠杆菌材料，在整个已经进入了后固定相的对数生长期(log phase growth)产生了未知的代谢中间体。但是，对于暴露于PEMF的材料而言，该中间体仅在对数阶段短暂出现后才被消耗掉。这表明在PEMF状态下发酵不需要中间体形式的短期能量存储。

大肠杆菌是可表达两种有机酸(乙酸和甲酸)的菌株，因此该有机体显然可表达更多的此类化合物，约为15％。差异具有统计学意义。显然，如果在为生产药物而改造的菌株中重复这种增加的表达，则可以获得有利的益处。

现在参考图19a-25，进行了与图15-18c相同的测试，但是在这种情况下是关于酵母酿酒酵母(S.Cerevisiae)材料的。关于这些结果，暴露于PEMF的材料的生长快于对照量，并且也比对照量更早地进入指数生长阶段。在5小时的滞后阶段之后，暴露于PEMF的发酵在孕育6小时后进入指数阶段。实际上，从这一点开始记录了更高的OD值和DCW值。虽然对照材料和PEMF暴露材料在孕育25小时后的最终细胞浓度是相等的，并且可能意味着对照的发酵最终会被在PEMF刺激下的材料赶上，但这些结果确实表明，与未暴露于PEMF的材料相比，使用PEMF暴露可以实现更快的生产(throughput)，以更快地实现至少相同水平的发酵。

关于pH值，如图20所示，然后在PEMF发酵中，培养物的酸化活性开始比对照中的材料早30分钟至1小时之间。同样，因此，具有更快的发酵生产的潜在优势。

关于图21和细胞呼吸，CEO转移率(CTR)显示，虽然在PEMF刺激下更快地达到了整体最大细胞呼吸，这可能是由于细胞更早进入了指数生长阶段，但在整体细胞呼吸中没有明显的差异。因此，总而言之，关于图19a-21，显示了可以实现更快的生产率(throughputrate)，而不会不利地影响所达到的发酵的最终水平。结果，在一次使用中，酵母将在更短的时间内产生更大量的乙醇，从而在商业和工业基础上提高生产率。

图22、23a和23b说明，在PEMF状态下，在酿酒酵母中的生长、呼吸和产酸的速率要比对照状态下更快。这表明酿酒酵母在PEMF状态下较早达到对数期，从而达到生产期。

通过使用PEMF处理获得的发酵中的显著差异显示出可以产生更高浓度的酒精，并且认为，在某些情况下，与没有暴露到PEMF的材料相比，该材料的最大酒精产量在发酵过程的更早阶段可以达到。

关于图24，说明了对于对照材料和条件，酿酒酵母培养物在整个发酵过程中包含相当恒定量的未识别的代谢中间体。但是，对于暴露于PEMF状态的材料，该中间体在对数早期阶段就完全消失了，只是在对数后期才再次出现，表明该物质已以某种方式被用尽，然后又重新产生。

关于图25，示出了该材料暴露于PEMF，并且示出了相同的生物在发酵中比对照材料晚得多产生乙醇。然而，尽管产生延迟，但是暴露于PEMF状态的材料中发酵后期阶段中乙醇的浓度较高，这表明使用PEMF对该菌株的酒精生产具有实质性影响。

应当理解，尽管结果是来自关于大肠杆菌和酿酒酵母进行的测试，但是可以使用其它培养物，例如哺乳动物细胞培养物。由于哺乳动物细胞培养物是完全需氧的，因此认为这些培养物的结果将与所披露的结果一样具有创造性和新颖性。

因此，总的来说，测试结果显示出来自大肠杆菌的令人惊讶的有益数据，与对照量相比，应用PEFM系统产生的培养物重量增加了57％，大肠杆菌中的代谢活性增加了74％。关于酵母，使用PEFM处理的材料进入指数期的时间要早得多，这可能会减少生物乙醇生产中的整体批处理周期时间。

在该实施例中，根据本发明的设备和方法在需氧条件下特别有效，这是酵母在其开始产生乙醇之前并且大肠杆菌在恒定需氧条件下的状态。由于许多生物药物是通过大肠杆菌表达的，因此这对于制药生产具有潜在的主要优势。

这样，PEMF技术的使用增加了大肠杆菌中的代谢活性，增加了酿酒酵母(Sacchoromyces cerevisiae)中的乙醇产生速率，并且有利地影响了大肠杆菌和酿酒酵母中代谢中间体的产生。

本发明的用途的另一个实施例和示例是在哺乳动物细胞培养物中使用脉冲电磁场(PEMF)模式。根据本发明，将PEMF技术与玻璃搅拌箱生物反应器结合使用，以从IgG表达杂交瘤细胞系(hybridoma cell line)产生IgG亚类2(IgG2)，该IgG表达杂交瘤细胞系先前已经在传统的细胞培养瓶和STR中生长，在透析和浓缩后，IgG产量分别在30-50μg/mL和130μg/mL的范围内。

测试的目的是评估PEMF是否对哺乳动物细胞代谢有影响，尤其是在增加IgG产量方面，并评估在IgG表达细胞系的STR中的培养是否会导致具有竞争性的IgG产量(目标为300-500μg/mL)并且进行两个独立的实验：

1.第一个实验的目的是进行四重台式1L细胞培养，在无任何周围PEMF的情况下生长(阴性对照实验)。在该实验过程中，使用文献综述、设备供应商建议、测试运行以及关于细胞系的内部知识，确定在STR中生长细胞系的一组参数。

2.第二个实验的目的是进行四重台式1L细胞培养，在PEMF的存在下生长(测试实验)。在该实验过程中，再次使用与目的1中预定的参数相同的一组参数，不考虑之前达到的产量。

在方案中，使用以下参数：

1.使用7.5％的碳酸氢钠和CO2进行pH控制，以保持pH在7和8之间。

2.气体流速设置为3L/h，以使得生物反应器的流速偏差最小化并提高实验的可重复性。

3.实施四个PEMF模块，每个模块在PEMF运行期间直接附接到四个生物反应器之一。

4.使用空气进行DO控制，以保持最小溶解氧浓度40％。

在测试中，PEMF设备配置为四个模块，它们发出独特的PEMF模式。对于对照状态，不使用PEMF设备，并且在整个细胞培养过程中，关闭所有其它PEMF/蓝牙装置并将其从实验室取出。对于实验条件，将四个PEMF设备模块中的每个模块放置成直接接触玻璃搅拌箱生物反应器(STR)中的一个，开启，并在整个细胞培养中一直保持打开状态，而所有其它PEMF/蓝牙装置均保持在实验室外。使用在线气体分析仪、在线和离线pH监控、离线细胞计数测量和IgG产量的HPLC分析来监控细胞培养。鼠杂交瘤细胞系和培养基预混合在由TheAntibody Company提供的1L无菌瓶中。培养基包括具有GlutaMAX

在每组细胞培养之前，DASGIP反应器在孕育前一天进行高压灭菌。将反应器在层流通风橱中储存过夜，并定期进行紫外线处理以保持无菌。

对照运行：鼠杂交瘤细胞的预培养物由The Antibody Company制备，并被分成4x1L瓶的培养基(如上所述)，浓度为3.5x10

PEMF运行：鼠杂交瘤细胞的预培养物被分成4x1L瓶的培养基(如上所述)，浓度为4.87x10

这些被立即地运输到FlexBio，在其中将1L预培养物放入配备有斜叶叶轮的Eppendorf DASGIP平行生物反应器系统的每个反应器中。

表1.每次运行中控制4个反应器使用的条件。

在表2中在指定的采样点处从每个发酵器中提取7mL样品。

表2.在本报告中讨论从孕育结束到每个采样点开始的时间。在整个结果部分中，采样时间将四舍五入到最近的日期。

对于使用脉冲星技术(Pulsar Technology)的细胞培养，四个PEMF装置通过将一个装置附接到四个玻璃DASGIP反应器中的每一个来设置并被打开。在整个细胞培养运行过程中，它们保持打开并且被插入。不幸的是，由于操作设置中的故障，一个生物反应器被终止。

分析了以下参数：

使用HANNA HI8424 pH计(Hanna Instruments)测量离线pH。

将2mL的样品转移到15mL的猎鹰管(falcon tube)中，并将探针插入管中在液体线下方。这是在将样品从反应器中移出的2分钟之内完成的，以减少快速CO2脱气，从而影响了样品的pH。

通过使用来自剩余的未过滤样品中的50μL转移到含有50μL锥虫蓝(Trypan Blue)(Sigma Aldrich)的Eppendorf中来测量生长速度。通过上下轻轻移液将样品与染色剂混合。将染色的样品施加到细胞计数片(Nexcelom Bioscience)上，并使用自动的NexcelomCellometer(Nexcelom Bioscience)对细胞进行计数。

通过此过程，记录了以下信息：

·总细胞数(细胞/mL)

·活细胞数(细胞/mL)

·活/死细胞的比例

·平均细胞直径(μm)

·活性(％)

通过使用在0.22μm过滤以除去所有细胞的剩余的样品以及按照制造商的说明使用市售的血糖仪(Accu-Chek Mobile)来测量血糖浓度，其中将10μL过滤后的样品转移到试纸上，并且记录显示值。

通过在-20℃下储存一定量的样品，然后在无菌条件下解冻，来测量单克隆抗体的浓度。

为了确定IgG浓度，使用离子排阻色谱法(ion exclusion chromatography)分析上清液样品。

HPLC：Agilent 1290 Infinity。

分析柱：Thermofisher Scientific Poros A20。

缓冲液A：50mM磷酸盐，150mM NaCl。

缓冲液B：12mM盐酸，150mM NaCl。

洗脱：梯度洗脱(表3)

进样量：20μL。

测量：在280nm和214nm下的吸收率。

标准品2：正常小鼠IgG(Sigma Aldrich，12-371)(生成标准曲线)

表3，用于IgG分析的梯度洗脱总结。

统计分析

使用Microsoft Excel(2016)进行图形生成、数据分布和统计分析。t检验(Student t-test)被用于分析实验比较独立样品数据。如果P＜0.05，则具有统计学意义。使用从用于对照组(n＝4)的四个独立生物学重复和用于处理组(n＝3)的三个独立生物学重复获得的数据进行所有统计分析。误差棒(Error bar)描述了样品组的标准偏差。

结果分析表明，就生长速率和代谢活性而言，暴露于PEMF的细胞培养物的平均总细胞数高于无PEMF装置(对照培养物)进行培养细胞时记录的平均值(图30)。生长4天后，经PEMF处理的细胞与未经处理的细胞之间存在显著差异(p＝0.048)(图30)。孕育6天后，对照生物反应器达到最大平均总细胞数1.44x10

从第0天到第2天，暴露于PEMF的培养物中平均活细胞总数高于对照培养物，尽管这种差异并不明显(p>0.122)。生长3天后，与对照培养物相比，PEMF处理的培养物中的活细胞数量明显更高(p＝0.009)(图30)。生长3天后，在暴露于PEMF的培养物中平均总活细胞数量减少，而对照培养物中的活细胞数量继续略有增加(图30)。

在两次运行中，葡萄糖的消耗遵循相同的模式，孕育后1至3天葡萄糖迅速消耗，然后保持相对恒定，直至收获(图31)。尽管没有被认为是显著的(p>0.05)，但从第1天到第3天，PEMF处理的细胞中的葡萄糖浓度始终低于对照培养物中的葡萄糖浓度(图31)。

如上所述，与对照培养物相比，PEMF处理的细胞培养基中较低的葡萄糖浓度可能表明该培养物中的葡萄糖消耗率更高，这可能与暴露于PEMF的细胞中观察到的较高细胞数量直接相关(图30)。因此，我们可以假设PEMF引起较高的葡萄糖消耗速率，这可能表明较高的细胞呼吸速率(细胞分裂所需)。但是，必须进行更深入的研究以确定该假设是否正确。

先前研究(ECO-410)的结果表明，更严格的pH控制对于抵消乳酸(lactic acid)产生对细胞培养基的酸度的影响至关重要。在本研究中，使用CO2和7.5％碳酸氢钠控制培养物的pH，以确保pH保持在7.3-7.8的范围内(图32)。如图32所示，在整个实验运行过程中，PEMF处理和未处理的培养物两者的pH都保持相当稳定。

相对于对照物，暴露于PEMF的细胞中的氧气吸收发生的速率稍快，其中暴露于PEMF的培养物在3天内达到其最低溶解氧百分比(10.5％)，而形成对比地，对照培养物在3.5天内达到其最低溶解氧百分比(6.7％)(图33)。如先前的研究中所讨论的，在需氧呼吸过程中(在存在氧气的情况下)，葡萄糖被分解代谢，并且溶解的氧从培养基中获取，用于电子传输链中，以产生ATP。当细胞进入其指数期时，它们迅速分裂，产生并利用了大量的ATP。当氧水平太低时，细胞从氧化磷酸化转变为乳酸发酵，并且细胞分裂停止，同时溶解氧百分比(DO)再次升高。在本研究中，溶解氧的消耗量对于暴露于PEMF的细胞直至第3天最为明显，因为葡萄糖消耗量和总细胞数也是如此(图30，31，33)。因此，总的来说，数据似乎表明PEMF确实诱导了更高的细胞代谢活性。

与对照培养物相比，在暴露于PEMF的培养物中细胞培养运行期间的气流以更高的速率增加，在生长的大约2天内(对应地与在生长的2.5天内形成比较)达到最大流速(3sL/h)(图33)。在两次实验运行中，溶解氧百分比的降低表明细胞吸收氧的速率比它被引入培养基内的速率要快(图33)。

在整个运行过程中，总气体流速保持在3sL/h，可以将更多的空气泵入系统内。

DASGIP生物反应器系统可以在实验运行的持续时间将多达三种不同的气体(或气体组分)引入到四个生物反应器的每一个中。在这项研究中，三种单独的气体是二氧化碳(CO2)，氮气(N2)和空气混合物(大约21％的氧气，78％的氮气，0.04％的CO2)。气体流速设置为3sL/h，这意味着所有三种气体的组合流速必须始终等于3sL/h，在图34中显示为“总最大流速”。在这项研究中，氮气被用作惰性气体以维持所需的气体流速(图34)。在实验运行开始时，细胞以低速率利用来自培养基的氧气，因此进入系统的空气与N2的比率相当相等(图34)。随着运行的继续以及培养物的氧气需求增加，总混合气体中的空气比例增加到最大限值(3sL/h)，被分配用于CO2的体积很小，用于pH控制，并且几乎没有N2(图34)。当细胞进入厌氧呼吸时，葡萄糖浓度耗尽，并且细胞停止分裂并转换为厌氧发酵代谢。如上所述，对O2的需求减少，并导致进入系统的空气量减少。这可以通过增加氮气量来补偿，以确保总气体流速保持接近3sL/h(图34)。

与对照培养物相比，在PEMF处理的培养物中碱添加的开始更早，分别为在孕育后约57.5小时(2.5天)和约68小时(3天)(图35)。与未处理的细胞相比，向PEMF处理的细胞添加了更多的碱，分别为15.2mL和14.2mL(图35)。较早添加和较高的碱总量强烈表明，暴露于PEMF的培养物中的细胞在细胞培养运行中较早地产生乳酸，并且与对照培养物相比浓度更高。与氧气摄取和葡萄糖消耗的较高速率相一致，这可能表明暴露于PEMF的培养物中的细胞以更快的速率利用氧气并在对照培养物中的细胞之前进入乳酸发酵(图31、33和35)。

如上所述，基于PEMF使代谢最大化，虽然在生长的第一阶段葡萄糖摄取最大化，但是PEMF暴露状态下乳酸的产生也最终被最大化。确实，在pH控制的环境中在电磁场生物刺激下，细胞可能会产生较高浓度的乳酸(厌氧状态期间产生的副产物)，就像酿酒酵母(也是真核细胞)一样，其中乙醇产量(也是厌氧发酵的副产物)比当细胞暴露于PEMF时高出+20％。

在生长的第一阶段(从孕育到葡萄糖耗尽)，与对照培养物相比，在暴露于PEMF的培养物中的杂交瘤细胞的总细胞密度显示出更高。在同一时期，经PEMF处理的培养物中的活细胞数量也发现更高。暴露于PEMF的细胞中的葡萄糖代谢率也增加了，这表明PEMF设备及其使用可以通过刺激和最大程度地吸收养分来积极地影响鼠杂交瘤细胞的生长和代谢。

在对照细胞和暴露于PEMF的细胞中，细胞在指数生长过程中都在繁殖，因此需要更高的氧气需求，这在DO水平下降中可以观察到。特别地，暴露于PEMF的细胞显示出更强和更快的生长，这由更高的葡萄糖摄取支持。这导致比对照细胞更早达到限氧条件，因此也更早触发了乳酸的产生。还显示出，在pH 7.4控制的环境中，暴露于PEMF的细胞比对照培养物能够产生更高浓度的乳酸(通过更高的碱添加间接观察到)。乳酸抑制IgG的产生，对于暴露于PEMF的细胞，记录了较低的IgG水平。

DO控制是确保在搅拌生物反应器中鼠杂交瘤的细胞培养物的最高生长速率并防止触发乳酸产生的因素。此外，该实验还增加了PEMF刺激乳酸产生的可能性，同样，它刺激了葡萄糖的消耗(因为以前对酿酒酵母观察到了类似的现象)。溶解氧水平应保持恒定且高(DO>40％)。为此，对于这种特殊的细胞系，建议将气体流速从0.05vvm增加到0.1vvm(对于1L的工作体积为6L/h)和/或仅使用纯氧压缩气体代替压缩空气作为供氧气体。这应确保在整个细胞培养过程中保持高水平的氧，并应防止产生乳酸。

因此表明，关于与哺乳动物细胞培养有关的方法和设备的使用，利用模块产生PEMF，关于产品经过三天，引起代谢率增加，如通过加速细胞的生长看到，其在第3天提高了27％，同时保持IgG的浓度和产量，这具有显著的益处，因为除PEMF的使用外，所有细胞和状态都相同，从而说明了使用根据本发明的方法和设备激发了更高的代谢活性，如每个细胞表达水平的提高所显示，并通过细胞分裂的显著加速增加了细胞代谢大约30％，并显示出，在IgG的细胞表达中大约25％的显著增加，因此总体上可能60+％的生产率提高(30％以上的细胞，每个细胞产生25％以上)。