專利名稱：一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物工程技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種細(xì)胞培養(yǎng)用鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
生物反應(yīng)器是動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，旨在人為設(shè)計(jì)了一種細(xì)胞適宜的生長環(huán)境，使其能在體外快速增殖以獲得人們所需的生物制品。由于動物細(xì)胞在其形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長方式、營養(yǎng)需求以及液體熱力學(xué)環(huán)境等方面較微生物有很大區(qū)別，可以說動物細(xì)胞培養(yǎng)對生物反應(yīng)器的要求更為嚴(yán)格，經(jīng)典的微生物反應(yīng)器已顯然不適用于動物細(xì)胞的培養(yǎng)和組織工程的需要，這促使新型動物細(xì)胞生物反應(yīng)器的研究與開發(fā)。動物細(xì)胞無細(xì)胞壁，環(huán)境耐受力低，相對于微生物培養(yǎng)用生物反應(yīng)器而言，動物細(xì) 胞生物反應(yīng)器除了提供其生長所需要的適宜溫度和pH環(huán)境、充足的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)外，在設(shè)計(jì)上還需考慮培養(yǎng)過程最大限度的減小攪拌和通氣造成的對細(xì)胞的剪切損傷。動物細(xì)胞生長方式依據(jù)其對基質(zhì)的依賴性差異可分為兩類貼壁依賴型和非貼壁依賴型。大多數(shù)動物細(xì)胞為貼壁依賴型的，需要貼附于固形支持物表面才能生長，如成纖維細(xì)胞等，少數(shù)細(xì)胞可直接懸浮生長如雜交瘤細(xì)胞等，部分細(xì)胞可通過馴化培養(yǎng)由貼壁培養(yǎng)可轉(zhuǎn)化為懸浮培養(yǎng)，如幼倉鼠腎細(xì)胞等。動物細(xì)胞生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)上要求盡可能的既適用于非貼壁細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)，又適用于貼壁細(xì)胞的懸浮或靜止培養(yǎng)。目前國內(nèi)外主流使用的動物細(xì)胞生物反應(yīng)器包括德國貝朗、荷蘭Applikon、美國NBS和杭州安普等。其中，德國貝朗、荷蘭Applikon反應(yīng)器分別采用機(jī)械攪拌槳，鼓泡通氣模式，常用于非貼壁動物細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)，但對于微載體貼壁細(xì)胞的懸浮或靜止培養(yǎng)效果不理想；美國NBS、杭州安普分別采用提升式攪拌槳微載體系統(tǒng)和激流式反應(yīng)器一次性紙片載體系統(tǒng)，用于貼壁細(xì)胞的微載體懸浮培養(yǎng)和靜止培養(yǎng)效果不錯(cuò)，但美國NBS生物反應(yīng)器對于非貼壁細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)效果欠佳，杭州安普生物反應(yīng)器在細(xì)胞培養(yǎng)規(guī)模存在瓶頸。因此，開發(fā)一種新型通用型可滿足工業(yè)化大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，通過適當(dāng)改變攪拌槳形狀及罐體尺寸，可方便實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器硬件尺度上的放大培養(yǎng)。一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，包括由一斜邊為弧線的倒直角三角形沿一直角邊旋轉(zhuǎn)而成的倒錐形鼓浪攪拌槳7。所述倒錐形鼓浪攪拌槳7的弧線斜邊包括但不限于圓弧和橢圓弧。所述鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，還包括罐體9、罐蓋8、電動機(jī)I、轉(zhuǎn)軸2、轉(zhuǎn)子3和軸套4，所述軸套4底部和倒錐形鼓浪攪拌槳7相連；所述轉(zhuǎn)子3末端設(shè)置有滾動軸承6，軸套4內(nèi)壁開設(shè)有用于限制滾動軸承6運(yùn)動方向的閉合曲線凹槽10 ;罐蓋8下表面設(shè)置有兩根以上相對于軸套圓心呈中心對稱分布的限位桿5，軸套4外圈還設(shè)置有用于嵌入限位桿5的限位凹槽11。所述閉合曲線凹槽10，其線形包括但不限于正弦曲線形、余弦曲線形、拋物線形、波浪線形和鋸齒線形。轉(zhuǎn)子3的支點(diǎn)數(shù)為2 4個(gè)。所述閉合曲線凹槽10的閉合曲線周期數(shù)與轉(zhuǎn)子支點(diǎn)數(shù)相同或?yàn)檗D(zhuǎn)子支點(diǎn)數(shù)的偶 數(shù)倍。所述限位桿5為正梯形，限位凹槽11為倒梯形，用于使限位桿5上下垂直運(yùn)動的同時(shí)限位桿不脫離限位凹槽11。所述罐體9底部為半球形或半橢球形，總培養(yǎng)容積為3L 3000L，罐體9的高徑比為 1:1 1:8。所述罐體9的高徑比優(yōu)選為1:1. 5 1:4。所述鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，還包括控溫裝置，所述控溫裝置為用于包裹罐體9的帶電加熱控制的電熱毯或設(shè)置在罐體9底部的外換熱式的通冷熱水的夾套。本發(fā)明鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器是這樣實(shí)現(xiàn)的啟動電動機(jī)1，電動機(jī)I帶動轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動轉(zhuǎn)子3水平方向的旋轉(zhuǎn)，通過軸套4轉(zhuǎn)換為垂直方向的上下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了力的方向轉(zhuǎn)移。軸套4外部開有限位凹槽11，限位桿5嵌入其中配合緊密，起到水平方向的固定和垂直方向的定軌。軸套4與鼓浪攪拌槳7通過端面固定在一起，軸套4的周期性上下運(yùn)動帶動鼓浪攪拌槳7的上下運(yùn)動，由于鼓浪攪拌槳7有一定體積，且外形為一倒錐體，當(dāng)鼓浪攪拌槳向下運(yùn)動時(shí)會將液體沿鼓浪攪拌槳凹面向上向外排開，排開的液體受罐壁阻擋并積累勢能，而當(dāng)鼓浪攪拌槳向上運(yùn)動時(shí)其周圍液體會填補(bǔ)鼓浪攪拌槳所占有的體積，所積累的勢能轉(zhuǎn)化為動能，形成液體沿罐壁的向下向內(nèi)運(yùn)動，故而形成了圖示液體沿箭頭方向的運(yùn)動與混合的效果，達(dá)到了培養(yǎng)過程有效傳質(zhì)的目的。本發(fā)明鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是
本發(fā)明鼓浪式生物反應(yīng)器對細(xì)胞剪切小，氣液、液液傳質(zhì)效果好，溶氧效率高；本發(fā)明所述的鼓浪攪拌槳為上下周期性運(yùn)動的方式，由于鼓浪攪拌槳本身有一定體積并具有特殊的形狀，其上下周期性運(yùn)動會造成三種力學(xué)效果1)液體沿槳周圍排開并沿罐壁向下運(yùn)動形成湍流，增強(qiáng)了液液間的混合傳質(zhì)；2)液面水平方向以中心為波源形成規(guī)則簡諧波浪沿四周散開，豎直方向會有高度變化，如同海面的漲潮和退潮，增強(qiáng)了氣體與液體之間的交換，使得細(xì)胞培養(yǎng)所需的氧的溶解效率高；3)槳的上下運(yùn)動與液體的作用比較溫和，溶氧效率高，消除了由于鼓泡通氣過程氣泡對細(xì)胞剪切的影響，在保證液體充分混合的同時(shí)降低了剪切作用；
本發(fā)明鼓浪式生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、適用性廣、可擴(kuò)展性強(qiáng)；可同時(shí)用于純懸浮細(xì)胞和微載體貼壁細(xì)胞的培養(yǎng)，并可根據(jù)不同細(xì)胞培養(yǎng)方式靈活調(diào)整槳的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動方式；
本發(fā)明鼓浪式生物反應(yīng)器易于放大，通過改變攪拌槳及罐體尺寸，很容易實(shí)現(xiàn)動物細(xì)胞硬件尺度上的放大培養(yǎng)，為大規(guī)模培養(yǎng)動物細(xì)胞并工業(yè)化生產(chǎn)生物及組織制品創(chuàng)造了條件。


圖I為鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為軸套的主視圖。圖3為軸套的A-A向剖視圖。圖4為軸套的B-B向剖視圖。其中1為電動機(jī),2為轉(zhuǎn)軸,3為轉(zhuǎn)子,4為軸套,5為限位桿,6為滾動軸承,7為倒錐形鼓浪攪拌槳，8為罐蓋，9為罐體，10為閉合曲線凹槽，11為限位凹槽。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明如圖1-4所示，一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，包括由一斜邊為弧線的倒直角三角形沿一直角邊旋轉(zhuǎn)而成的倒錐形鼓浪攪拌槳7。所述倒錐形鼓浪攪拌槳7的弧線斜邊為圓弧。一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，還包括罐體9、罐蓋8、電動機(jī)I、轉(zhuǎn)軸2、轉(zhuǎn)子3和軸套4，軸套4與倒錐形鼓浪攪拌槳7通過端面固定在一起，軸套4的周期性上下運(yùn)動帶動鼓浪攪拌槳7的上下運(yùn)動，由于鼓浪攪拌槳7有一定體積，且外形為一倒錐體，當(dāng)鼓浪攪拌槳向下運(yùn)動時(shí)會將液體沿鼓浪攪拌槳凹面向上向外排開，排開的液體受罐壁阻擋并積累勢能，而當(dāng)鼓浪攪拌槳向上運(yùn)動時(shí)其周圍液體會填補(bǔ)鼓浪攪拌槳所占有的體積，所積累的勢能轉(zhuǎn)化為動能，形成液體沿罐壁的向下向內(nèi)運(yùn)動，故而形成了圖示液體沿箭頭方向的運(yùn)動與混合的效果，達(dá)到了培養(yǎng)過程有效傳質(zhì)的目的。罐蓋8下表面設(shè)置有兩根以上相對于軸套圓心呈中心對稱分布的限位桿5，軸套4外圈還設(shè)置有用于嵌入限位桿5的限位凹槽11。電動機(jī)I作為攪拌的動力源被安裝在了罐體9的上方，與罐體9接觸部分采用傳統(tǒng)雙機(jī)械密封，有效降低染菌的風(fēng)險(xiǎn)。電動機(jī)I下方連接有中心轉(zhuǎn)軸2，中心轉(zhuǎn)軸2下端固定水平轉(zhuǎn)子3，轉(zhuǎn)子3末端裝有滾動軸承6，滾動軸承6嵌入軸套4的閉合曲線凹槽10內(nèi)，電動機(jī)I帶動中心轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動轉(zhuǎn)子3水平方向的轉(zhuǎn)動，通過軸套4轉(zhuǎn)換為垂直方向的上下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了力的方向轉(zhuǎn)移。軸套4外部開有限位凹槽11，限位桿5嵌入其中配合緊密，起到水平方向的固定和垂直方向的定軌。所述的軸套4的內(nèi)部閉合曲線凹槽10可設(shè)計(jì)成各種平滑的連續(xù)線形凹槽，其線形為正弦曲線形。外部限位凹槽11為倒梯形，限位桿為正梯形，目的是為了保證限位桿上下垂直運(yùn)動的同時(shí)限位桿不脫離凹槽，凹槽及限位桿相互接觸的表面光滑以減小摩擦。轉(zhuǎn)子3的支點(diǎn)數(shù)為2個(gè)。所述閉合曲線凹槽10的閉合曲線周期數(shù)與轉(zhuǎn)子支點(diǎn)數(shù)相同。所述罐蓋8上開有至少一個(gè)進(jìn)氣(液)口、傳感器接口、取樣口和排氣(液)口。進(jìn)氣口及排氣口作為細(xì)胞培養(yǎng)過程中通入氣體(包括空氣、氧氣、氮?dú)狻⒍趸?和排出廢氣；進(jìn)液口及排液口是作為細(xì)胞培養(yǎng)過程中補(bǔ)料、補(bǔ)堿液和收獲用的；傳感器接口是用來安裝監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)過程參數(shù)包括溫度、溶氧、pH、氧化還原電位，并達(dá)到通過計(jì)算機(jī)中央控制器實(shí)施過程反饋控制的目的；取樣口用于過程取樣分析。所述的進(jìn)氣及排氣口都裝有無菌過濾器，傳感器接口包括溶氧電極接口、pH電極接口、溫度電極接口和氧化還原電極接口，進(jìn)氣方式為表面通氣，由氣體流量計(jì)和電磁閥控制。所述罐體9底部為半球形，總培養(yǎng)容積為3L，罐體的高徑比為1:1。本發(fā)明還可包括控溫裝置，所述控溫裝置為用于包裹罐體9的帶電加熱控制的電熱經(jīng)。實(shí)施例二
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明 如圖1-4所示，一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，包括由一斜邊為弧線的倒直角三角形沿一直角邊旋轉(zhuǎn)而成的倒錐形鼓浪攪拌槳7。所述倒錐形鼓浪攪拌槳7的弧線斜邊為橢圓弧。一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，還包括罐體9、罐蓋8、電動機(jī)I、轉(zhuǎn)軸2、轉(zhuǎn)子3和軸套4，軸套4與倒錐形鼓浪攪拌槳7通過端面固定在一起，軸套4的周期性上下運(yùn)動帶動鼓浪攪拌槳7的上下運(yùn)動，由于鼓浪攪拌槳7有一定體積，且外形為一倒錐體，當(dāng)鼓浪攪拌槳向下運(yùn)動時(shí)會將液體沿鼓浪攪拌槳凹面向上向外排開，排開的液體受罐壁阻擋并積累勢能，而當(dāng)鼓浪攪拌槳向上運(yùn)動時(shí)其周圍液體會填補(bǔ)鼓浪攪拌槳所占有的體積，所積累的勢能轉(zhuǎn)化為動能，形成液體沿罐壁的向下向內(nèi)運(yùn)動，故而形成了圖示液體沿箭頭方向的運(yùn)動與混合的效果，達(dá)到了培養(yǎng)過程有效傳質(zhì)的目的。罐蓋8下表面設(shè)置有兩根以上相對于軸套圓心呈中心對稱分布的限位桿5，軸套4外圈還設(shè)置有用于嵌入限位桿5的限位凹槽11。電動機(jī)I作為攪拌的動力源被安裝在了罐體9的上方，與罐體9接觸部分采用傳統(tǒng)雙機(jī)械密封，有效降低染菌的風(fēng)險(xiǎn)。電動機(jī)I下方連接有中心轉(zhuǎn)軸2，中心轉(zhuǎn)軸2下端固定水平轉(zhuǎn)子3，轉(zhuǎn)子3末端裝有滾動軸承6，滾動軸承6嵌入軸套4的閉合曲線凹槽10內(nèi)，電動機(jī)I帶動中心轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動轉(zhuǎn)子3水平方向的轉(zhuǎn)動，通過軸套4轉(zhuǎn)換為垂直方向的上下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了力的方向轉(zhuǎn)移。軸套4外部開有限位凹槽11，限位桿5嵌入其中配合緊密，起到水平方向的固定和垂直方向的定軌。所述的軸套4的內(nèi)部閉合曲線凹槽10可設(shè)計(jì)成各種平滑的連續(xù)線形凹槽，為拋物線形。外部限位凹槽11為倒梯形，限位桿為正梯形，目的是為了保證限位桿上下垂直運(yùn)動的同時(shí)限位桿不脫離凹槽，凹槽及限位桿相互接觸的表面光滑以減小摩擦。轉(zhuǎn)子3的支點(diǎn)數(shù)為4個(gè)。所述閉合曲線凹槽10的閉合曲線周期數(shù)為轉(zhuǎn)子支點(diǎn)數(shù)的2倍。所述罐蓋8上開有至少一個(gè)進(jìn)氣(液)口、傳感器接口、取樣口和排氣(液)口。進(jìn)氣口及排氣口作為細(xì)胞培養(yǎng)過程中通入氣體(包括空氣、氧氣、氮?dú)?、二氧化?和排出廢氣；進(jìn)液口及排液口是作為細(xì)胞培養(yǎng)過程中補(bǔ)料、補(bǔ)堿液和收獲用的；傳感器接口是用來安裝監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)過程參數(shù)包括溫度、溶氧、pH、氧化還原電位，并達(dá)到通過計(jì)算機(jī)中央控制器實(shí)施過程反饋控制的目的；取樣口用于過程取樣分析。所述的進(jìn)氣及排氣口都裝有無菌過濾器，傳感器接口包括溶氧電極接口、pH電極接口、溫度電極接口和氧化還原電極接口，進(jìn)氣方式為表面通氣，由氣體流量計(jì)和電磁閥控制。所述罐體9底部為半橢球形，總培養(yǎng)容積為3000L，罐體的高徑比為1:4。本發(fā)明還包括控溫裝置，所述控溫裝置為設(shè)置在罐體9底部的外換熱式的通冷熱
水的夾套。
實(shí)施例三
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明如圖1-4所示，一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，包括由一斜邊為弧線的倒直角三角形沿一直角邊旋轉(zhuǎn)而成的倒錐形鼓浪攪拌槳7。所述倒錐形鼓浪攪拌槳7的弧線斜邊為橢圓弧。一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，還包括罐體9、罐蓋8、電動機(jī)I、轉(zhuǎn)軸2、轉(zhuǎn)子3和軸套4，軸套4與倒錐形鼓浪攪拌槳7通過端面固定在一起，軸套4的周期性上下運(yùn)動帶動鼓浪攪拌槳7的上下運(yùn)動，由于鼓浪攪拌槳7有一定體積，且外形為一倒錐體，當(dāng)鼓浪攪拌槳向下運(yùn)動時(shí)會將液體沿鼓浪攪拌槳凹面向上向外排開，排開的液體受罐壁阻擋并積累勢能，而當(dāng)鼓浪攪拌槳向上運(yùn)動時(shí)其周圍液體會填補(bǔ)鼓浪攪拌槳所占有的體積，所積累的勢能轉(zhuǎn)化為動能，形成液體沿罐壁的向下向內(nèi)運(yùn)動，故而形成了圖示液體沿箭頭方向的運(yùn)動與混合的效果，達(dá)到了培養(yǎng)過程有效傳質(zhì)的目的。
罐蓋8下表面設(shè)置有兩根以上相對于軸套圓心呈中心對稱分布的限位桿5，軸套4外圈還設(shè)置有用于嵌入限位桿5的限位凹槽11。電動機(jī)I作為攪拌的動力源被安裝在了罐體9的上方，與罐體9接觸部分采用傳統(tǒng)雙機(jī)械密封，有效降低染菌的風(fēng)險(xiǎn)。電動機(jī)I下方連接有中心轉(zhuǎn)軸2，中心轉(zhuǎn)軸2下端固定水平轉(zhuǎn)子3，轉(zhuǎn)子3末端裝有滾動軸承6，滾動軸承6嵌入軸套4的閉合曲線凹槽10內(nèi)，電動機(jī)I帶動中心轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動轉(zhuǎn)子3水平方向的轉(zhuǎn)動，通過軸套4轉(zhuǎn)換為垂直方向的上下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了力的方向轉(zhuǎn)移。軸套4外部開有限位凹槽11，限位桿5嵌入其中配合緊密，起到水平方向的固定和垂直方向的定軌。所述的軸套4的內(nèi)部閉合曲線凹槽10可設(shè)計(jì)成各種平滑的連續(xù)線形凹槽，為波浪線形。外部限位凹槽11為倒梯形，限位桿為正梯形，目的是為了保證限位桿上下垂直運(yùn)動的同時(shí)限位桿不脫離凹槽，凹槽及限位桿相互接觸的表面光滑以減小摩擦。轉(zhuǎn)子3的支點(diǎn)數(shù)為3個(gè)。所述閉合曲線凹槽10的閉合曲線周期數(shù)與轉(zhuǎn)子支點(diǎn)數(shù)相同。所述罐蓋8上開有至少一個(gè)進(jìn)氣(液)口、傳感器接口、取樣口和排氣(液)口。進(jìn)氣口及排氣口作為細(xì)胞培養(yǎng)過程中通入氣體(包括空氣、氧氣、氮?dú)?、二氧化?和排出廢氣；進(jìn)液口及排液口是作為細(xì)胞培養(yǎng)過程中補(bǔ)料、補(bǔ)堿液和收獲用的；傳感器接口是用來安裝監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)過程參數(shù)包括溫度、溶氧、pH、氧化還原電位，并達(dá)到通過計(jì)算機(jī)中央控制器實(shí)施過程反饋控制的目的；取樣口用于過程取樣分析。所述的進(jìn)氣及排氣口都裝有無菌過濾器，傳感器接口包括溶氧電極接口、pH電極接口、溫度電極接口和氧化還原電極接口，進(jìn)氣方式為表面通氣，由氣體流量計(jì)和電磁閥控制。所述罐體9底部為半球形,總培養(yǎng)容積為1000L，罐體的高徑比為1:1.5。本發(fā)明還包括控溫裝置，所述控溫裝置為設(shè)置在罐體9底部的外換熱式的通冷熱水的夾套。實(shí)施例四
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明如圖1-4所示，一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，包括由一斜邊為弧線的倒直角三角形沿一直角邊旋轉(zhuǎn)而成的倒錐形鼓浪攪拌槳7。所述倒錐形鼓浪攪拌槳7的弧線斜邊為圓弧。
一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，還包括罐體9、罐蓋8、電動機(jī)I、轉(zhuǎn)軸2、轉(zhuǎn)子3和軸套4，軸套4與倒錐形鼓浪攪拌槳7通過端面固定在一起，軸套4的周期性上下運(yùn)動帶動鼓浪攪拌槳7的上下運(yùn)動，由于鼓浪攪拌槳7有一定體積，且外形為一倒錐體，當(dāng)鼓浪攪拌槳向下運(yùn)動時(shí)會將液體沿鼓浪攪拌槳凹面向上向外排開，排開的液體受罐壁阻擋并積累勢能，而當(dāng)鼓浪攪拌槳向上運(yùn)動時(shí)其周圍液體會填補(bǔ)鼓浪攪拌槳所占有的體積，所積累的勢能轉(zhuǎn)化為動能，形成液體沿罐壁的向下向內(nèi)運(yùn)動，故而形成了圖示液體沿箭頭方向的運(yùn)動與混合的效果，達(dá)到了培養(yǎng)過程有效傳質(zhì)的目的。罐蓋8下表面設(shè)置有兩根以上相對于軸套圓心呈中心對稱分布的限位桿5，軸套4外圈還設(shè)置有用于嵌入限位桿5的限位凹槽11。電動機(jī)I作為攪拌的動力源被安裝在了罐體9的上方，與罐體9接觸部分采用傳統(tǒng)雙機(jī)械密封，有效降低染菌的風(fēng)險(xiǎn)。電動機(jī)I下方連接有中心轉(zhuǎn)軸2，中心轉(zhuǎn)軸2下端固定水平轉(zhuǎn)子3，轉(zhuǎn)子3末端裝有滾動軸承6，滾動軸承6嵌入軸套4的閉合曲線凹槽10內(nèi)，電動機(jī)I帶動中心轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動轉(zhuǎn)子3水平方向的轉(zhuǎn)動，通過軸套4轉(zhuǎn)換為垂直方向的上下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了力的方向轉(zhuǎn)移。軸套4外部開有限位凹槽11，限位桿5嵌入其中配合·緊密，起到水平方向的固定和垂直方向的定軌。所述的軸套4的內(nèi)部閉合曲線凹槽10可設(shè)計(jì)成各種平滑的連續(xù)線形凹槽，為鋸齒線形。外部限位凹槽11為倒梯形，限位桿為正梯形，目的是為了保證限位桿上下垂直運(yùn)動的同時(shí)限位桿不脫離凹槽，凹槽及限位桿相互接觸的表面光滑以減小摩擦。轉(zhuǎn)子3的支點(diǎn)數(shù)為2個(gè)。所述閉合曲線凹槽10的閉合曲線周期數(shù)為轉(zhuǎn)子支點(diǎn)數(shù)的4倍。所述罐蓋8上開有至少一個(gè)進(jìn)氣(液)口、傳感器接口、取樣口和排氣(液)口。進(jìn)氣口及排氣口作為細(xì)胞培養(yǎng)過程中通入氣體(包括空氣、氧氣、氮?dú)狻⒍趸?和排出廢氣；進(jìn)液口及排液口是作為細(xì)胞培養(yǎng)過程中補(bǔ)料、補(bǔ)堿液和收獲用的；傳感器接口是用來安裝監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)過程參數(shù)包括溫度、溶氧、pH、氧化還原電位，并達(dá)到通過計(jì)算機(jī)中央控制器實(shí)施過程反饋控制的目的；取樣口用于過程取樣分析。所述的進(jìn)氣及排氣口都裝有無菌過濾器，傳感器接口包括溶氧電極接口、pH電極接口、溫度電極接口和氧化還原電極接口，進(jìn)氣方式為表面通氣，由氣體流量計(jì)和電磁閥控制。所述罐體9底部為半橢球形，總培養(yǎng)容積為300L，罐體的高徑比為1:8。本發(fā)明還包括控溫裝置，所述控溫裝置為用于包裹罐體9的帶電加熱控制的電熱毯。
權(quán)利要求
1.一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于包括由一斜邊為弧線的倒直角三角形沿一直角邊旋轉(zhuǎn)而成的倒錐形鼓浪攪拌槳⑴。
2.如權(quán)利要求I所述的鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于所述倒錐形鼓浪攪拌槳⑴的弧線斜邊包括但不限于圓弧和橢圓弧。
3.如權(quán)利要求I或2所述的鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于還包括罐體⑶、罐蓋⑶、電動機(jī)⑴、轉(zhuǎn)軸⑵、轉(zhuǎn)子⑶和軸套⑷，所述軸套⑷底部和倒錐形鼓浪攪拌槳⑴相連；所述轉(zhuǎn)子⑶末端設(shè)置有滾動軸承(6)，軸套⑷內(nèi)壁開設(shè)有用于限制滾動軸承(6)運(yùn)動方向的閉合曲線凹槽(1Φ;罐蓋(8)下表面設(shè)置有兩根以上相對于軸套圓心呈中心對稱分布的限位桿(5)，軸套⑷外圈還設(shè)置有用于嵌入限位桿(5)的限位凹槽(11)。
4.如權(quán)利要求3所述的鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于所述閉合曲線凹槽(1Φ，其線形包括但不限于正弦曲線形、余弦曲線形、拋物線形、波浪線形和鋸齒線形。
5.如權(quán)利要求3所述的鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于轉(zhuǎn)子⑶的支點(diǎn)數(shù)為2 4個(gè)。
6.如權(quán)利要求3所述的鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于所述閉合曲線凹槽(10)的閉合曲線周期數(shù)與轉(zhuǎn)子支點(diǎn)數(shù)相同或?yàn)檗D(zhuǎn)子支點(diǎn)數(shù)的偶數(shù)倍。
7.如權(quán)利要求3所述的鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于所述限位桿(5)為正梯形，限位凹槽(11)為倒梯形，用于使限位桿(5)上下垂直運(yùn)動的同時(shí)限位桿不脫離限位凹槽(11)。
8.如權(quán)利要求3所述的鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于所述罐體⑶底部為半球形或半橢球形，總培養(yǎng)容積為3L 3000L，罐體⑶的高徑比為I: I 1:8。
9.如權(quán)利要求8所述的鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于所述罐體⑶的高徑比為1:1. 5 1:4。
10.如權(quán)利要求3所述的鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，其特征在于還包括控溫裝置，所述控溫裝置為用于包裹罐體⑶的帶電加熱控制的電熱毯或設(shè)置在罐體⑶底部的外換熱式的通冷熱水的夾套。
全文摘要
一種鼓浪式細(xì)胞生物反應(yīng)器，包括由一斜邊為弧線的倒直角三角形沿一直角邊旋轉(zhuǎn)而成的倒錐形鼓浪攪拌槳⑺。所述倒錐形鼓浪攪拌槳⑺的弧線斜邊包括但不限于圓弧和橢圓弧。其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、適用性廣、可擴(kuò)展性強(qiáng)；可同時(shí)用于純懸浮細(xì)胞和微載體貼壁細(xì)胞的培養(yǎng)，并可根據(jù)不同細(xì)胞培養(yǎng)方式靈活調(diào)整槳的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動方式；本發(fā)明鼓浪式生物反應(yīng)器易于放大，通過改變攪拌槳及罐體尺寸，很容易實(shí)現(xiàn)動物細(xì)胞硬件尺度上的放大培養(yǎng)，為大規(guī)模培養(yǎng)動物細(xì)胞并工業(yè)化生產(chǎn)生物及組織制品創(chuàng)造了條件。
文檔編號C12M3/00GK102925355SQ201210464398
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者李偉, 秦紅剛, 漆世華, 謝紅玲, 韓興, 溫文生, 王楨楨, 戟治旭, 陳志剛 申請人:武漢中博生物股份有限公司