燭式生物反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種燭式生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計(jì)巧妙，可用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和微生物培養(yǎng)。該燭式生物反應(yīng)器包括電極、燭式充填反應(yīng)罐、機(jī)座和控制器；燭式充填反應(yīng)罐包括上蓋、燭型充填床、葉輪組合件、外殼和下軸承座，燭式充填反應(yīng)罐頂部設(shè)有上蓋，該上蓋設(shè)有多個(gè)接口并安裝有所述電極；所述燭型充填床由上至下依次設(shè)置有雨淋分布板、上分液板、載體腔、下分液板，載體置于載體腔中；葉輪組合件包括槳葉、轉(zhuǎn)軸和內(nèi)磁環(huán)；機(jī)座包括恒溫水浴槽和電機(jī)，電機(jī)裝在恒溫水浴槽底部，電機(jī)軸上裝有外磁環(huán)座，外磁環(huán)座套裝在所述下軸承座上，外磁環(huán)座內(nèi)嵌有外磁環(huán)，外磁環(huán)與內(nèi)磁環(huán)的位置相對(duì)應(yīng)，形成內(nèi)、外磁環(huán)耦合并彼此被下軸承座隔離的結(jié)構(gòu)。
【專利說明】燭式生物反應(yīng)器
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種攪拌槽式生物反應(yīng)器，具體講為一種燭式生物反應(yīng)器，用于動(dòng)物細(xì)胞制備生物制品，屬生物制品制備設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】:
目前，生物反應(yīng)器的形式比較多，根據(jù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的特點(diǎn)，適于進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)的生物反應(yīng)器主要有攪拌槽式反應(yīng)器、中空纖維反應(yīng)器、氣升式反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器等。
[0003]攪拌槽式生物反應(yīng)器在細(xì)胞培養(yǎng)中是應(yīng)用最多的一種，它既適用于動(dòng)物細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)，也適用于動(dòng)物細(xì)胞的微載體培養(yǎng)及動(dòng)物細(xì)胞固定床的培養(yǎng)。動(dòng)物細(xì)胞固定床的培養(yǎng)具有高細(xì)胞密度，培養(yǎng)基更換簡單，分離容易，細(xì)胞培養(yǎng)是靜止的，細(xì)胞具有三維的生長空間等眾多特點(diǎn)。目前，以美國NBS籃式攪拌漿，片狀載體固定床為主流。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明提供一種燭式生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計(jì)巧妙，可用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和微生物培養(yǎng)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的:
一種燭式生物反應(yīng)器，包括電極、燭式充填反應(yīng)罐、機(jī)座和控制器；
燭式充填反應(yīng)罐包括上蓋、燭型充填床、葉輪組合件、外殼和下軸承座,燭式充填反應(yīng)罐頂部設(shè)有上蓋，該上蓋設(shè)有多個(gè)接口并安裝有所述電極；
所述燭型充填床由上至下依次設(shè)置有雨淋分布板、上分液板、載體腔、下分液板，載體置于載體腔中；
所述外殼頂部安裝上蓋，外殼中設(shè)有導(dǎo)流環(huán)，導(dǎo)流環(huán)底部與外殼連接，導(dǎo)流環(huán)的軸向和徑向均設(shè)有便于培養(yǎng)基通過的導(dǎo)流孔，燭型充填床安裝在導(dǎo)流環(huán)上部(用螺紋連接)，導(dǎo)流環(huán)頂部設(shè)有上軸承座，外殼底部連接下軸承座，下軸承置于下軸承座內(nèi)；
所述葉輪組合件包括槳葉、轉(zhuǎn)軸和內(nèi)磁環(huán)；葉輪組合件設(shè)于上、下軸承座之間，所述槳葉位于轉(zhuǎn)軸上端，轉(zhuǎn)軸下端套裝有內(nèi)磁環(huán)，該內(nèi)磁環(huán)置于下軸承座中；
所述機(jī)座包括恒溫水浴槽和電機(jī)，電機(jī)裝在恒溫水浴槽底部，電機(jī)軸上裝有外磁環(huán)座，外磁環(huán)座套裝在所述下軸承座上，外磁環(huán)座內(nèi)嵌有外磁環(huán)，外磁環(huán)與內(nèi)磁環(huán)的位置相對(duì)應(yīng)，形成內(nèi)、外磁環(huán)耦合并彼此被下軸承座隔離結(jié)構(gòu)。
[0006]所述燭式生物反應(yīng)器上蓋接口包括四個(gè)傳感器接口和八個(gè)端口。
[0007]所述控制器可以安裝有四氣體供氣系統(tǒng)、蠕動(dòng)泵、彩色觸摸屏和控制軟件。
[0008]所述燭式生物反應(yīng)器為圓柱形，其燭型充填床是實(shí)心的圓柱體。
[0009]本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于:
所述雨淋分布板設(shè)于燭型充填床的頂部，并位于燭型充填床的外圈。培養(yǎng)基從燭型充填床上部溢出通過雨淋分布板形成雨淋狀流體與罐內(nèi)氣體進(jìn)行平衡式交換，交換面積大，可以有效地增加培養(yǎng)基中的D0，排出濁氣，無需深層進(jìn)氣。
[0010]所述葉輪的槳葉為2-8片，采用軸流或離心式槳葉。[0011]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明燭式生物反應(yīng)器的燭型充填床是實(shí)心的圓柱體，不同于美國NBS的固定床采用的是環(huán)型固定床結(jié)構(gòu)形式。
[0012]2.本發(fā)明燭式生物反應(yīng)器培養(yǎng)基流動(dòng)方向是由底部向上流動(dòng)，在向上的流動(dòng)中經(jīng)分液板的作用可以形成很穩(wěn)定的層流，整個(gè)燭型充填床流速分布均勻，同時(shí)使載體有一個(gè)向上的推力，載體不受壓，載體之間不易粘結(jié)成團(tuán)，有利于細(xì)胞均勻的生長，同時(shí)容易將細(xì)胞代謝物帶出，改善并使細(xì)胞有一個(gè)好的生長環(huán)境，從而提高細(xì)胞培養(yǎng)質(zhì)量，避免了其他充填床由于培養(yǎng)基向下流動(dòng)給予載體向下的壓力，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，載體易結(jié)塊、結(jié)團(tuán)，造成細(xì)胞代謝物集結(jié)，導(dǎo)致細(xì)胞生長不均勻，影響培養(yǎng)質(zhì)量。
[0013]3.本發(fā)明燭式生物反應(yīng)器培養(yǎng)基流動(dòng)方向是由下向上流過燭型充填床，燭型充填床上部設(shè)有雨淋分布板，培養(yǎng)基從燭型充填床上部溢出通過雨淋分布板形成雨淋狀流體與罐內(nèi)氣體進(jìn)行平衡式交換，交換面積大，可以有效地增加培養(yǎng)基中的D0，排出濁氣，無需深層進(jìn)氣。而美國NBS固定床培養(yǎng)基是從上部流向充填床下部，需要深層進(jìn)氣。
[0014]4. 本發(fā)明燭型充填床上裝置有上下兩個(gè)分液器，使培養(yǎng)基在充填床中形成穩(wěn)定的層流，提供了極其均勻的培養(yǎng)基分布和極低的剪切力。
[0015]5.本發(fā)明采用內(nèi)置磁力耦合式攪拌漿，攪拌槳與外部隔絕，不會(huì)因攪拌器而造成污染。而美國的NBS固定床采用的是機(jī)械密封攪拌漿，易泄漏。
[0016]6.本發(fā)明燭型充填床,床層高度從2(T600mm可調(diào)整,可以形成不同的固定床體積。
[0017]7.本發(fā)明燭型充填床可充填適合于細(xì)胞培養(yǎng)的由各種材料組成的片狀載體、球型載體、微載體等適應(yīng)性強(qiáng)。
[0018]8.本發(fā)明燭式充填反應(yīng)罐可設(shè)計(jì)成一次性或多次性使用的，形式多種。
[0019]9.本發(fā)明燭式生物反應(yīng)器外徑從10(Tl000mm可形成多種規(guī)格，Φ100燭式生物反應(yīng)器用于實(shí)驗(yàn)室，Φ200-1000燭式生物反應(yīng)器用于中試及大規(guī)模生產(chǎn)。
[0020]10.本發(fā)明燭式生物反應(yīng)器罐體放在恒溫水浴槽中，溫度控制精準(zhǔn)。
[0021]11.本發(fā)明恒溫水浴槽與攪拌電機(jī)融為一體，體積小，安裝使用方便。
[0022]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明燭式生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為燭式充填反應(yīng)罐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為上蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4為燭式充填反應(yīng)罐的分解圖。
[0026]圖5為燭型充填床的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6為葉輪組合件的分解圖。
[0028]圖7為機(jī)座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖中:1-電極；2_燭式充填反應(yīng)罐；3_機(jī)座；4_控制器；5_上蓋；6_燭型充填床；7-葉輪組合件；8-外殼；9_下軸承座；901_下軸承；10-導(dǎo)流環(huán)；1001-導(dǎo)流孔；11-上軸承座；12_雨淋分布板；13_上分液板；14_載體腔；15_下分液板；16_轉(zhuǎn)軸；17_槳葉；18_內(nèi)磁環(huán)；19_外磁環(huán)；20_恒溫水浴槽；21_電機(jī)；22_外磁環(huán)座；23_氣液交換腔。
[0030]【具體實(shí)施方式】:下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
如圖1所示，本發(fā)明燭式生物反應(yīng)器包括電極1、燭式充填反應(yīng)罐2、機(jī)座3和控制器4，燭式充填反應(yīng)罐2設(shè)置在機(jī)座上的恒溫水浴槽20內(nèi)?？刂破?可以安裝控制軟件，四氣體供氣系統(tǒng)、蠕動(dòng)泵、和彩色觸摸屏，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
[0031]如圖2所示；燭式充填反應(yīng)罐2包括上蓋5、燭型充填床6、葉輪組合件7、外殼8和下軸承座9，外殼8與燭型充填床6之間設(shè)有氣液交換腔23，燭式充填反應(yīng)罐2可以采用一次性的硬質(zhì)塑料制成；或多次使用的不銹鋼材料制成。
[0032]如圖3所示，該燭式充填反應(yīng)罐的上蓋5設(shè)有多個(gè)接口 F1、F2、F3、F4，可分別安裝pH、D0、溫度、糖電極；還設(shè)有八個(gè)端口，可分別用于A培養(yǎng)基添加，B排氣，C除泡，D加酸堿，E接種，F(xiàn)取樣，G沉降分離，H進(jìn)氣。
[0033]如圖4所示，外殼8頂部安裝上蓋5，外殼8底部安裝下軸承座9，形成一個(gè)密封容器，外殼8中間設(shè)有導(dǎo)流環(huán)10，導(dǎo)流環(huán)10與外殼8超聲波熔接，導(dǎo)流環(huán)10的軸向和徑向均設(shè)有便于培養(yǎng)基通過的導(dǎo)流孔1001，燭型充填床6與導(dǎo)流環(huán)10用螺紋連接，導(dǎo)流環(huán)10頂部還設(shè)有上軸承座11，外殼8底部連接下軸承座9，下軸承901置于下軸承座9內(nèi)。
[0034]如圖5所示，燭型充填床6由上至下依次設(shè)置有雨淋分布板12、上分液板13、載體腔14、下分液板15,載體置于載體腔14中,燭型充填床6為實(shí)心圓柱體。
[0035]如圖6所示，葉輪組合件包括轉(zhuǎn)軸16、槳葉17、和內(nèi)磁環(huán)18 ;槳葉17采用軸流或離心式槳葉， 槳葉設(shè)置2-8片。槳葉17安裝在轉(zhuǎn)軸16，轉(zhuǎn)軸16下部裝有內(nèi)磁環(huán)18，葉輪組合件7裝在上、下軸承座之間。該下軸承座中設(shè)下軸承和內(nèi)磁環(huán)。
[0036]如圖7所示，機(jī)座3設(shè)有恒溫水浴槽20和電機(jī)21，電機(jī)21裝在恒溫水浴槽20底部，電機(jī)軸裝有外磁環(huán)座22，外磁環(huán)19嵌裝在外磁環(huán)座22內(nèi)。該外磁環(huán)19與內(nèi)磁環(huán)18的位置相對(duì)應(yīng)，形成耦合并彼此被下軸承座9隔離。這樣就可以實(shí)現(xiàn)外磁環(huán)19帶動(dòng)葉輪組合件7轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)培養(yǎng)基在罐內(nèi)循環(huán)。避免出現(xiàn)培養(yǎng)液污染滲漏現(xiàn)象。
[0037]恒溫水浴槽20控溫范圍-5~100°C，常溫~95°C可供選擇，燭式充填反應(yīng)罐2放入機(jī)座3上的恒溫水浴槽20中，可以精確控制培養(yǎng)溫度，溫度可調(diào)可控，控溫精度±0.01°C。
[0038]本發(fā)明的工作原理:
在控制器上開動(dòng)機(jī)座上的電機(jī)，電機(jī)軸上的外磁環(huán)帶動(dòng)葉輪組合件上的內(nèi)磁環(huán)使葉輪組合件旋轉(zhuǎn)，葉輪組合件推動(dòng)培養(yǎng)基，培養(yǎng)基經(jīng)下分液板沿著燭型充填床從下向上均勻的(層流)流過載體給貼附在載體上的細(xì)胞供應(yīng)養(yǎng)分，并將代謝物帶出，經(jīng)燭型充填床上部的雨淋分布板在燭型充填床外圍氣液交換腔內(nèi)形成雨淋狀，與罐內(nèi)氣體進(jìn)行平衡交換，以此來提供O2排出濁氣，最后落入罐底，進(jìn)行培養(yǎng)基罐內(nèi)循環(huán)。控制器通過電極檢測(cè)進(jìn)行有關(guān)參數(shù)控制，進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。
[0039]本發(fā)明具有如下特點(diǎn):
1、本發(fā)明的燭式生物反應(yīng)器有別于現(xiàn)今所有的生物反應(yīng)器，它的培養(yǎng)基流向是由底部向上流動(dòng)，在向上的流動(dòng)中經(jīng)分液板的作用可以形成很穩(wěn)定的層流，整個(gè)燭型充填床流速分布均勻，同時(shí)使載體有一個(gè)向上的推力，載體不受壓，載體之間不易粘結(jié)成團(tuán)，有利于細(xì)胞均勻的生長，同時(shí)容易將細(xì)胞代謝物帶出，改善并使細(xì)胞有一個(gè)好的生長環(huán)境，從而提高細(xì)胞培養(yǎng)質(zhì)量，避免了其他充填床由于培養(yǎng)基向下流動(dòng)給予載體向下的壓力，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，載體易結(jié)塊、結(jié)團(tuán)，造成細(xì)胞代謝物集結(jié)，導(dǎo)致細(xì)胞生長不均勻，影響培養(yǎng)質(zhì)量。[0040]2、培養(yǎng)基從下向上流動(dòng)出燭型充填床后經(jīng)燭型充填床上部雨淋分布板流向罐底，此時(shí)培養(yǎng)基在容器內(nèi)形成雨淋狀分布流，這時(shí)培養(yǎng)基可以充分地在氣液交換腔內(nèi)與罐內(nèi)氣體(四氣體或單氣體)進(jìn)行氣液交換，O2進(jìn)入培養(yǎng)基，濁氣排出培養(yǎng)基，可有效地增加培養(yǎng)基中的D0，一般不需要進(jìn)行深層進(jìn)氣。
[0041]3、由于裝置有上下分液板，使培養(yǎng)基在充填床中形成穩(wěn)定的層流，提供了極其均勻的培養(yǎng)基分布和極低的剪切力。
[0042]4、全密閉式生物反應(yīng)器從預(yù)培養(yǎng)到終產(chǎn)品的培養(yǎng)過程簡單。該反應(yīng)器可以達(dá)到很高的細(xì)胞密度，比相同體積的傳統(tǒng)攪拌罐式培養(yǎng)有明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0043]5、該燭式生物反應(yīng)器從25ML~100L可形成多種規(guī)格，操作簡單，省時(shí)可降低生產(chǎn)和研發(fā)成本。便于 快速批次間更換。且該燭式生物反應(yīng)器可實(shí)現(xiàn)線性放大。
【權(quán)利要求】
1.一種燭式生物反應(yīng)器,其特征在于:該燭式生物反應(yīng)器包括電極、燭式充填反應(yīng)罐、機(jī)座和控制器； 燭式充填反應(yīng)罐包括上蓋、燭型充填床、葉輪組合件、外殼和下軸承座,燭式充填反應(yīng)罐頂部設(shè)有上蓋，該上蓋設(shè)有多個(gè)接口并安裝有所述電極； 所述燭型充填床由上至下依次設(shè)置有雨淋分布板、上分液板、載體腔、下分液板，載體置于載體腔中； 所述外殼頂部安裝上蓋，外殼中設(shè)有導(dǎo)流環(huán)，導(dǎo)流環(huán)底部與外殼連接，導(dǎo)流環(huán)的軸向和徑向均設(shè)有便于培養(yǎng)基通過的導(dǎo)流孔，燭型充填床安裝在導(dǎo)流環(huán)上部，導(dǎo)流環(huán)頂部設(shè)有上軸承座，外殼底部連接下軸承座，下軸承置于下軸承座內(nèi)； 所述葉輪組合件包括槳葉、轉(zhuǎn)軸和內(nèi)磁環(huán)；葉輪組合件設(shè)于上、下軸承座之間，所述槳葉位于轉(zhuǎn)軸上端，轉(zhuǎn)軸下端套裝有內(nèi)磁環(huán)，該內(nèi)磁環(huán)置于下軸承座中； 所述機(jī)座包括恒溫水浴槽和電機(jī)，電機(jī)裝在恒溫水浴槽底部，電機(jī)軸上裝有外磁環(huán)座，外磁環(huán)座套裝在所述下軸承座上，外磁環(huán)座內(nèi)嵌有外磁環(huán)，外磁環(huán)與內(nèi)磁環(huán)的位置相對(duì)應(yīng)，形成內(nèi)、外磁環(huán)耦合并彼此被下軸承座隔離的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燭式生物反應(yīng)器，其特征是:燭式生物反應(yīng)器為圓柱形，其燭型充填床是實(shí)心的圓柱體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燭式生物反應(yīng)器，其特征是:所述燭式生物反應(yīng)器上蓋接口包括四個(gè)傳感器接口和八個(gè)端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的燭式生物反應(yīng)器，其特征是:所述雨淋分布板設(shè)于燭型充填床的頂部，并位于燭型充填床的外圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燭式生物反應(yīng)器，其特征是:所述葉輪的葉片采用軸流或離心式槳葉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燭式生物反應(yīng)器，其特征是:導(dǎo)流環(huán)與外殼采用超聲波熔接方式連接。
【文檔編號(hào)】C12M1/00GK103667056SQ201310727708
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】朱學(xué)仁 申請(qǐng)人:南京比瑞生物科技有限公司