多層填充床生物反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】一種多層填充床生物反應(yīng)器，包括一個(gè)罐體，罐體中設(shè)置有上層填充床和下層填充床，罐體中設(shè)置有一個(gè)中心管，中心管從上層填充床的上方向下垂直穿過上層填充床和下層填充床并延伸到下層填充床的下方，中心管內(nèi)設(shè)置有一個(gè)帶有離心葉片組件的提升管，上層填充床中設(shè)置有3個(gè)以上數(shù)目的引流管，下層填充床中設(shè)置有相同數(shù)目的排液管。本發(fā)明利用多層填充床提高了罐體放大能力，把填充床均勻分隔成多個(gè)具有相同床身高度的分床，在培養(yǎng)過程中輸送給每個(gè)分床相同的培養(yǎng)液，提供相同的培養(yǎng)環(huán)境，也同樣適用于以床身高度來放大的流化床反應(yīng)器和固定床反應(yīng)器，適用于片狀纖維載體細(xì)胞培養(yǎng)和微載體細(xì)胞培養(yǎng)。
【專利說明】多層填充床生物反應(yīng)器
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】： 本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，尤其涉及用于培養(yǎng)細(xì)胞的生物機(jī)械，特別是一種多層填充床生 物反應(yīng)器。
[0002]

【背景技術(shù)】： 裝填各種載體的填充床生物反應(yīng)器，被廣泛用于細(xì)胞培養(yǎng)以研制和生產(chǎn)各種生物醫(yī) 藥產(chǎn)品。上世紀(jì)90年代，美國NBS推出了一種片狀纖維載體的填充床生物反應(yīng)器（US 5501971)，較好地實(shí)現(xiàn)了高密度連續(xù)培養(yǎng)，得到了世界各國生物醫(yī)藥界的好評(píng)。尤其在中國 的疫苗和基因工程藥物的研制和生產(chǎn)領(lǐng)域得到較為廣泛運(yùn)用。由于在填充床中，細(xì)胞所需 的營養(yǎng)和氧氣是靠不斷流過填充床的培養(yǎng)液來傳遞，因此填充床的高度成為該反應(yīng)器放大 的限制因素。一個(gè)裝有片狀纖維載體的填充床反應(yīng)器，在連續(xù)培養(yǎng)過程中細(xì)胞密度可達(dá)到 或大于IxlOeS個(gè)/ml，對(duì)于床身高度超過30cm的此類填充床，位于底部的細(xì)胞就可能得 不到足夠氧氣供給，導(dǎo)致該部分細(xì)胞生長受到阻礙，所以現(xiàn)有技術(shù)中此類填充床生物反應(yīng) 器所用的罐體均小于100升，不能滿足研究和生產(chǎn)需要。
[0003]


【發(fā)明內(nèi)容】
： 本發(fā)明的目的在于提供一種多層填充床生物反應(yīng)器，所述的這種多層填充床生物反應(yīng) 器要解決現(xiàn)有技術(shù)中填充床生物反應(yīng)器的體積放大受限于其床身高度的技術(shù)問題。
[0004] 本發(fā)明的這種多層填充床生物反應(yīng)器，包括一個(gè)罐體，其中，所述的罐體中設(shè)置有 一個(gè)上層填充床和一個(gè)下層填充床，所述的上層填充床位于所述的下層填充床的上方，上 層填充床和下層填充床之間設(shè)置有一個(gè)隔板，下層填充床與罐體的底面之間設(shè)置有間隙， 罐體中設(shè)置有一個(gè)中心管，所述的中心管從上層填充床的上方向下垂直穿過上層填充床和 下層填充床并延伸到下層填充床的下方，上層填充床的上方設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述的轉(zhuǎn) 動(dòng)軸的下端設(shè)置有一個(gè)離心葉片組件，所述的離心葉片組件包括一個(gè)上圓盤和一個(gè)下圓 環(huán)，所述的上圓盤和所述的下圓環(huán)平行設(shè)置，上圓盤和下圓環(huán)均與轉(zhuǎn)動(dòng)軸共軸，上圓盤和下 圓環(huán)之間設(shè)置有3個(gè)以上數(shù)目的離心葉片，所述的離心葉片沿下圓環(huán)的圓周均勻分布，任 意一個(gè)離心葉片均設(shè)置在下圓環(huán)的內(nèi)圓與下圓環(huán)的外圓之間，任意一個(gè)離心葉片的上緣和 下緣均分別與上圓盤和下圓環(huán)固定連接，上圓盤與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的下端固定連接，下圓環(huán)的下側(cè) 固定連接有一個(gè)提升管，所述的提升管與下圓環(huán)共軸，提升管位于中心管內(nèi)并與中心管共 軸，提升管的下端端面延伸到中心管的下端端面的下方，上層填充床中設(shè)置有3個(gè)以上數(shù) 目的引流管，任意一個(gè)所述的引流管的上端均延伸到上層填充床的上方，任意一個(gè)引流管 的下端均延伸到隔板與下層填充床的間隙之間，下層填充床中設(shè)置有3個(gè)以上數(shù)目的排液 管，任意一個(gè)所述的排液管的上端均延伸到隔板與上層填充床的間隙之間，任意一個(gè)排液 管的下端均延伸到下層填充床的下方。
[0005] 進(jìn)一步的，提升管的下部的外周設(shè)置有一個(gè)環(huán)狀布?xì)夤?，所述的環(huán)狀布?xì)夤芪挥?中心管內(nèi)，環(huán)狀布?xì)夤芡ㄟ^一個(gè)通氣管與提升管的內(nèi)腔連通。
[0006] 進(jìn)一步的，上層填充床包括有一個(gè)上層上蓋板和一個(gè)上層底板，所述的上層上蓋 板位于所述的上層底板的上方，下層填充床包括有一個(gè)下層上蓋板和一個(gè)下層底板，所述 的下層上蓋板位于所述的下層底板的上方，上層上蓋板、上層底板、下層上蓋板和下層底板 中各自分布有復(fù)數(shù)個(gè)圓孔，任意一個(gè)所述的圓孔的直徑均小于上層上蓋板和上層底板之間 的載體的粒徑、下層上蓋板和下層底板之間的載體的粒徑。
[0007] 進(jìn)一步的，離心葉片的數(shù)目為6至12個(gè)。
[0008] 進(jìn)一步的，排液管的直徑和引流管的直徑相等，排液管的長度和引流管的長度相 等，排液管的數(shù)目與引流管的數(shù)目相等。
[0009] 本發(fā)明的工作原理是：在細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，先把細(xì)胞培養(yǎng)的載體裝填充在上層填充床 和下層填充床內(nèi)。常用的是片狀纖維載體。把片狀纖維載體一半的量裝入上層填充床內(nèi)， 把片狀纖維載體的另一半量裝入下層填充床內(nèi)。加入培養(yǎng)液，液面淹沒了離心葉片組件，離 心葉片組件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于離心力作用，培養(yǎng)液通過提升管自底部向上流動(dòng)，從離心葉片組件 被拋出。氣體通過通氣管，在中心管底部與培養(yǎng)液進(jìn)行氣液混合交換，并形成一個(gè)氣升式提 升器。培養(yǎng)液被提升至上層填充床的上層上蓋板的上方混合?；旌虾蟮牟糠峙囵B(yǎng)液經(jīng)由引 流管進(jìn)入下層填充床，傳送細(xì)胞生長所需的營養(yǎng)和氧氣，再經(jīng)過下層底板流出?；旌虾蟮牧?一部分培養(yǎng)液經(jīng)由上層蓋板進(jìn)入上層填充床內(nèi)，傳送細(xì)胞生長所需的營養(yǎng)和氧氣，穿過上 層底板后，經(jīng)由排液管流出。細(xì)胞生長所需要的營養(yǎng)和氧氣，通過培養(yǎng)液的不斷反復(fù)循環(huán)， 被分配傳遞到多層填充床的上層填充床和下層填充床中。
[0010] 本發(fā)明和已有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明在罐體中上下設(shè)置了 多層填充床，提高了罐體放大能力，具有上下兩層填充床的生物反應(yīng)器，可將罐體體積的放 大達(dá)到近十倍，把填充床均勻分隔成多個(gè)具有相同床身高度的分床，在培養(yǎng)過程中輸送給 每個(gè)分床相同的培養(yǎng)液，提供相同的培養(yǎng)環(huán)境，也同樣適用于以床身高度來放大的流化床 反應(yīng)器和固定床反應(yīng)器，適用于片狀纖維載體細(xì)胞培養(yǎng)和微載體細(xì)胞培養(yǎng)。
[0011]

【專利附圖】

【附圖說明】： 圖1是本發(fā)明的多層填充床生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]

【具體實(shí)施方式】： 實(shí)施例1: 如圖1所示，本發(fā)明的多層填充床生物反應(yīng)器，包括一個(gè)罐體13,其中，罐體13中設(shè)置 有一個(gè)上層填充床2和一個(gè)下層填充床6,上層填充床2位于下層填充床6的上方，上層填 充床2和下層填充床6之間設(shè)置有一個(gè)隔板4,下層填充床6與罐體13的底面之間設(shè)置有 間隙，罐體13中設(shè)置有一個(gè)中心管7,中心管7從上層填充床2的上方向下垂直穿過上層填 充床2和下層填充床6并延伸到下層填充床6的下方，上層填充床2的上方設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn) 動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的下端設(shè)置有一個(gè)離心葉片組件16,離心葉片組件16包括一個(gè)上圓盤17和 一個(gè)下圓環(huán)，上圓盤17和下圓環(huán)平行設(shè)置，上圓盤17和下圓環(huán)均與轉(zhuǎn)動(dòng)軸共軸，上圓盤17 和下圓環(huán)之間設(shè)置有3個(gè)以上數(shù)目的離心葉片15,離心葉片15沿下圓環(huán)的圓周均勻分布， 任意一個(gè)離心葉片15均設(shè)置在下圓環(huán)的內(nèi)圓與下圓環(huán)的外圓之間，任意一個(gè)離心葉片15 的上緣和下緣均分別與上圓盤17和下圓環(huán)固定連接，上圓盤17與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的下端固定連接， 下圓環(huán)的下側(cè)固定連接有一個(gè)提升管9,提升管9與下圓環(huán)共軸，提升管9位于中心管7內(nèi) 并與中心管7共軸，提升管9的下端端面延伸到中心管7的下端端面的下方，上層填充床2 中設(shè)置有3個(gè)以上數(shù)目的引流管12,任意一個(gè)引流管12的上端均延伸到上層填充床2的 上方，任意一個(gè)引流管12的下端均延伸到隔板4與下層填充床6的間隙之間，下層填充床 6中設(shè)置有3個(gè)以上數(shù)目的排液管5,任意一個(gè)排液管5的上端均延伸到隔板4與上層填充 床2的間隙之間，任意一個(gè)排液管5的下端均延伸到下層填充床6的下方。
[0013] 進(jìn)一步的，提升管9的下部的外周設(shè)置有一個(gè)環(huán)狀布?xì)夤?，環(huán)狀布?xì)夤芪挥谥行?管7內(nèi)，環(huán)狀布?xì)夤芡ㄟ^一個(gè)通氣管8與提升管9的內(nèi)腔連通。
[0014] 進(jìn)一步的，上層填充床2包括有一個(gè)上層上蓋板14和一個(gè)上層底板3,上層上蓋板 14位于上層底板3的上方，下層填充床6包括有一個(gè)下層上蓋板11和一個(gè)下層底板10,下 層上蓋板11位于下層底板10的上方，上層上蓋板14、上層底板3、下層上蓋板11和下層底 板10中各自分布有復(fù)數(shù)個(gè)圓孔，任意一個(gè)圓孔的直徑均小于上層上蓋板14和上層底板3 之間的載體的粒徑、下層上蓋板11和下層底板10之間的載體的粒徑。
[0015] 進(jìn)一步的，離心葉片15的數(shù)目為6至12個(gè)。
[0016] 進(jìn)一步的，排液管5的直徑和引流管12的直徑相等，排液管5的長度和引流管12 的長度相等，排液管5的數(shù)目與引流管12的數(shù)目相等。
[0017] 本實(shí)施例的工作原理是：在細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，先把細(xì)胞培養(yǎng)的載體裝填充在上層填充 床2和下層填充床6內(nèi)。常用的是片狀纖維載體。把片狀纖維載體一半的量裝入上層填充 床2內(nèi)，把片狀纖維載體的另一半量裝入下層填充床6內(nèi)。加入培養(yǎng)液，液面18淹沒離心 葉片組件16,離心葉片組件16轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于離心力作用，培養(yǎng)液C3通過提升管9自底部向 上流動(dòng)，從離心葉片組件16被拋出。氣體通過通氣管8,在中心管7底部與培養(yǎng)液C4進(jìn)行 氣液混合交換，并形成一個(gè)氣升式提升器。培養(yǎng)液C3和培養(yǎng)液C4被提升至上層填充床2 的上層上蓋板14的上方混合?；旌虾蟮牟糠峙囵B(yǎng)液Cl經(jīng)由引流管12進(jìn)入下層填充床6， 傳送細(xì)胞生長所需的營養(yǎng)和氧氣，再經(jīng)過下層底板10流出?；旌虾蟮牧硪徊糠峙囵B(yǎng)液C2 經(jīng)由上層上蓋板14進(jìn)入上層填充床2內(nèi)，傳送細(xì)胞生長所需的營養(yǎng)和氧氣，穿過上層底板3 后，經(jīng)由排液管5流出。細(xì)胞生長所需要的營養(yǎng)和氧氣，通過培養(yǎng)液的不斷反復(fù)循環(huán)，被分 配傳遞到多層填充床的上層填充床2和下層填充床6中。
【權(quán)利要求】
1. 一種多層填充床生物反應(yīng)器，包括一個(gè)罐體，其特征在于：所述的罐體中設(shè)置有一 個(gè)上層填充床和一個(gè)下層填充床，所述的上層填充床位于所述的下層填充床的上方，上層 填充床和下層填充床之間設(shè)置有一個(gè)隔板，下層填充床與罐體的底面之間設(shè)置有間隙，罐 體中設(shè)置有一個(gè)中心管，所述的中心管從上層填充床的上方向下垂直穿過上層填充床和下 層填充床并延伸到下層填充床的下方，上層填充床的上方設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述的轉(zhuǎn)動(dòng) 軸的下端設(shè)置有一個(gè)離心葉片組件，所述的離心葉片組件包括一個(gè)上圓盤和一個(gè)下圓環(huán)， 所述的上圓盤和所述的下圓環(huán)平行設(shè)置，上圓盤和下圓環(huán)均與轉(zhuǎn)動(dòng)軸共軸，上圓盤和下圓 環(huán)之間設(shè)置有3個(gè)以上數(shù)目的離心葉片，所述的離心葉片沿下圓環(huán)的圓周均勻分布，任意 一個(gè)離心葉片均設(shè)置在下圓環(huán)的內(nèi)圓與下圓環(huán)的外圓之間，任意一個(gè)離心葉片的上緣和下 緣均分別與上圓盤和下圓環(huán)固定連接，上圓盤與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的下端固定連接，下圓環(huán)的下側(cè)固 定連接有一個(gè)提升管，所述的提升管與下圓環(huán)共軸，提升管位于中心管內(nèi)并與中心管共軸， 提升管的下端端面延伸到中心管的下端端面的下方，上層填充床中設(shè)置有3個(gè)以上數(shù)目的 引流管，任意一個(gè)所述的引流管的上端均延伸到上層填充床的上方，任意一個(gè)引流管的下 端均延伸到隔板與下層填充床的間隙之間，下層填充床中設(shè)置有3個(gè)以上數(shù)目的排液管， 任意一個(gè)所述的排液管的上端均延伸到隔板與上層填充床的間隙之間，任意一個(gè)排液管的 下端均延伸到下層填充床的下方。
2. 如權(quán)利要求1所述的多層填充床生物反應(yīng)器，其特征在于：提升管的下部的外周設(shè) 置有一個(gè)環(huán)狀布?xì)夤埽龅沫h(huán)狀布?xì)夤芪挥谥行墓軆?nèi)，環(huán)狀布?xì)夤芡ㄟ^一個(gè)通氣管與提 升管的內(nèi)腔連通。
3. 如權(quán)利要求1所述的多層填充床生物反應(yīng)器，其特征在于：上層填充床包括有一個(gè) 上層上蓋板和一個(gè)上層底板，所述的上層上蓋板位于所述的上層底板的上方，下層填充床 包括有一個(gè)下層上蓋板和一個(gè)下層底板，所述的下層上蓋板位于所述的下層底板的上方， 上層上蓋板、上層底板、下層上蓋板和下層底板中各自分布有復(fù)數(shù)個(gè)圓孔，任意一個(gè)所述的 圓孔的直徑均小于上層上蓋板和上層底板之間的載體的粒徑、下層上蓋板和下層底板之間 的載體的粒徑。
4. 如權(quán)利要求1所述的多層填充床生物反應(yīng)器，其特征在于：離心葉片的數(shù)目為6至 12個(gè)。
5. 如權(quán)利要求1所述的多層填充床生物反應(yīng)器，其特征在于：排液管的直徑和引流管 的直徑相等，排液管的長度和引流管的長度相等，排液管的數(shù)目與引流管的數(shù)目相等。
【文檔編號(hào)】C12M1/04GK104212714SQ201410472591
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】王國政, 干燕, 戚良華, 吳忠杰 申請(qǐng)人:上海保興生物設(shè)備工程有限公司