燭式生物反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實用新型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)計巧妙，可用于動物細胞培養(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)；機座包括恒溫水浴槽和電機，電機裝在恒溫水浴槽底部，電機軸上裝有外磁環(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】:
[0002]本實用新型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，用于動物細胞制備生物制品，屬生物制品制備設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]目前，生物反應(yīng)器的形式比較多，根據(jù)動物細胞培養(yǎng)的特點，適于進行動物細胞大規(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。
[0005]攪拌槽式生物反應(yīng)器在細胞培養(yǎng)中是應(yīng)用最多的一種，它既適用于動物細胞的懸浮培養(yǎng)，也適用于動物細胞的微載體培養(yǎng)及動物細胞固定床的培養(yǎng)。動物細胞固定床的培養(yǎng)具有高細胞密度，培養(yǎng)基更換簡單，分離容易，細胞培養(yǎng)是靜止的，細胞具有三維的生長空間等眾多特點。目前，以美國NBS籃式攪拌漿，片狀載體固定床為主流。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本實用新型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)計巧妙，可用于動物細胞培養(yǎng)和微生物培養(yǎng)。
[0008]本實用新型的目的是通過以下措施實現(xiàn)的:
[0009]一種燭式生物反應(yīng)器，包括電極、燭式充填反應(yīng)罐、機座和控制器；
[0010]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)有多個接口并安裝有所述電極；
[0011]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；
[0012]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)；
[0013]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；
[0014]所述機座包括恒溫水浴槽和電機，電機裝在恒溫水浴槽底部，電機軸上裝有外磁環(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)。
[0015]所述燭式生物反應(yīng)器上蓋接口包括四個傳感器接口和八個端口。
[0016]所述控制器可以安裝有四氣體供氣系統(tǒng)、蠕動泵、彩色觸摸屏和控制軟件。
[0017]所述燭式生物反應(yīng)器為圓柱形，其燭型充填床是實心的圓柱體。
[0018]本實用新型的進一步設(shè)計在于:
[0019]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，無需深層進氣。
[0020]所述葉輪的槳葉為2-8片，采用軸流或離心式槳葉。[0021]本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點:
[0022]1.本實用新型燭式生物反應(yīng)器的燭型充填床是實心的圓柱體，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。
[0023]2.本實用新型燭式生物反應(yīng)器培養(yǎng)基流動方向是由底部向上流動，在向上的流動中經(jīng)分液板的作用可以形成很穩(wěn)定的層流，整個燭型充填床流速分布均勻，同時使載體有一個向上的推力，載體不受壓，載體之間不易粘結(jié)成團，有利于細胞均勻的生長，同時容易將細胞代謝物帶出，改善并使細胞有一個好的生長環(huán)境，從而提高細胞培養(yǎng)質(zhì)量，避免了其他充填床由于培養(yǎng)基向下流動給予載體向下的壓力，隨著培養(yǎng)時間的延長，載體易結(jié)塊、結(jié)團，造成細胞代謝物集結(jié)，導(dǎo)致細胞生長不均勻，影響培養(yǎng)質(zhì)量。
[0024]3.本實用新型燭式生物反應(yīng)器培養(yǎng)基流動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，需要深層進氣。
[0025]4.本實用新型燭型充填床上裝置有上下兩個分液器，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。
[0026]5.本實用新型采用內(nèi)置磁力耦合式攪拌漿，攪拌槳與外部隔絕，不會因攪拌器而造成污染。而美國的NBS固定床采用的是機械密封攪拌漿，易泄漏。
[0027]6.本實用新型燭型充填床，床層高度從2(T600mm可調(diào)整，可以形成不同的固定床體積。
[0028]7.本實用新型燭型充填床可充填適合于細胞培養(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。
[0029]8.本實用新型燭式充填反應(yīng)罐可設(shè)計成一次性或多次性使用的，形式多種。
[0030]9.本實用新型燭式生物反應(yīng)器外徑從10(Tl000mm可形成多種規(guī)格，Φ100燭式生物反應(yīng)器用于實驗室，Φ200-1000燭式生物反應(yīng)器用于中試及大規(guī)模生產(chǎn)。
[0031]10.本實用新型燭式生物反應(yīng)器罐體放在恒溫水浴槽中，溫度控制精準(zhǔn)。
[0032]11.本實用新型恒溫水浴槽與攪拌電機融為一體，體積小，安裝使用方便。
[0033]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0034]圖1為本實用新型燭式生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2為燭式充填反應(yīng)罐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖3為上蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖4為燭式充填反應(yīng)罐的分解圖。
[0038]圖5為燭型充填床的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖6為葉輪組合件的分解圖。
[0040]圖7為機座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖中:1-電極；2_燭式充填反應(yīng)罐；3-機座；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；22_外磁環(huán)座；23_氣液交換腔。
[0042]【具體實施方式】:[0043]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述:
[0044]如圖1所示，本實用新型燭式生物反應(yīng)器包括電極1、燭式充填反應(yīng)罐2、機座3和控制器4，燭式充填反應(yīng)罐2設(shè)置在機座上的恒溫水浴槽20內(nèi)?？刂破?可以安裝控制軟件，四氣體供氣系統(tǒng)、蠕動泵、和彩色觸摸屏，進而實現(xiàn)自動控制。
[0045]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。
[0046]如圖3所示，該燭式充填反應(yīng)罐的上蓋5設(shè)有多個接口 F1、F2、F3、F4，可分別安裝pH、D0、溫度、糖電極；還設(shè)有八個端口，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進氣。
[0047]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)。
[0048]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為實心圓柱體。
[0049]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)。
[0050]如圖7所示，機座3設(shè)有恒溫水浴槽20和電機21，電機21裝在恒溫水浴槽20底部，電機軸裝有外磁環(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的位置相對應(yīng)，形成耦合并彼此被下軸承座9隔離。這樣就可以實現(xiàn)外磁環(huán)19帶動葉輪組合件7轉(zhuǎn)動，推動培養(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。
[0051]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。
[0052]本實用新型的工作原理:
[0053]在控制器上開動機座上的電機，電機軸上的外磁環(huán)帶動葉輪組合件上的內(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)氣體進行平衡交換，以此來提供O2排出濁氣，最后落入罐底，進行培養(yǎng)基罐內(nèi)循環(huán)?？刂破魍ㄟ^電極檢測進行有關(guān)參數(shù)控制，進行細胞培養(yǎng)。
[0054]本實用新型具有如下特點:
[0055]1、本實用新型的燭式生物反應(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，在向上的流動中經(jīng)分液板的作用可以形成很穩(wěn)定的層流，整個燭型充填床流速分布均勻，同時使載體有一個向上的推力，載體不受壓，載體之間不易粘結(jié)成團，有利于細胞均勻的生長，同時容易將細胞代謝物帶出，改善并使細胞有一個好的生長環(huán)境，從而提高細胞培養(yǎng)質(zhì)量，避免了其他充填床由于培養(yǎng)基向下流動給予載體向下的壓力，隨著培養(yǎng)時間的延長，載體易結(jié)塊、結(jié)團，造成細胞代謝物集結(jié)，導(dǎo)致細胞生長不均勻，影響培養(yǎng)質(zhì)量。
[0056]2、培養(yǎng)基從下向上流動出燭型充填床后經(jīng)燭型充填床上部雨淋分布板流向罐底，此時培養(yǎng)基在容器內(nèi)形成雨淋狀分布流，這時培養(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)進行氣液交換，O2進入培養(yǎng)基，濁氣排出培養(yǎng)基，可有效地增加培養(yǎng)基中的D0，一般不需要進行深層進氣。
[0057]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。
[0058]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)器可以達到很高的細胞密度，比相同體積的傳統(tǒng)攪拌罐式培養(yǎng)有明顯的優(yōu)勢。
[0059]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； 所述機座包括恒溫水浴槽和電機，電機裝在恒溫水浴槽底部，電機軸上裝有外磁環(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傳感器接口和八個端口。
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】C12M1/00GK203653566SQ201320864221
【公開日】2014年6月18日 申請日期: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 申請人:南京比瑞生物科技有限公司