一種生物反應罐的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了醫藥設備領域的一種生物反應罐，包括罐體，以及位于罐體內的導流筒、多孔圓管、多級調速攪拌器、偶數根導流管、上固定板和下固定板；導流筒的底部與多孔圓管的頂部同心相接，多級調速攪拌器從多孔圓管的底部伸入多孔圓管；上固定板圍繞導流筒的頂部設置；下固定板圍繞多孔圓管的底部設置；下固定板的外圓周與罐體的內壁固定；上固定板和下固定板均為多孔板；上固定板、下固定板、罐體、導流管和多孔圓管之間形成細胞培養室；偶數根導流管圍繞導流筒和多孔圓管圓周均布，并貫穿上固定板和下固定板；偶數根導流管中相互間隔地插接有第一通氣管，第一通氣管與罐體頂部的通氣口相通。
【專利說明】一種生物反應罐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及醫藥設備領域的一種生物反應罐。
【背景技術】
[0002]目前進行細胞培養的生物反應罐，主要分為流化床生物反應罐和固定床生物反應罐。
[0003]固定床生物反應罐是包括罐體，以及位于罐體的上固定板和下固定板，上固定板與下固定板間形成細胞培養室。細胞培養液循環通過所述細胞培養室，細胞培養液依靠攪拌器在攪拌中產生的負壓不斷在所述細胞培養室內流動，以進行營養成分和氧氣的傳遞。細胞培養室內培養液流動速度大，細胞生長密度高，可減少無血清培養時的蛋白的用量，適用于增殖懸浮細胞。同時對細胞在細胞培養室內進行細胞培養時，不會受到攪拌器的機械傷害，但是，固定床生物反應罐，氧氣很難通過深層通氣進入所述細胞培養室，氧氣即使進入細胞培養室，也是以氣泡形式進入的，氣泡易對在細胞培養室內進行培養的細胞產生損害，細胞在細胞培養室內進行培養時，其代謝產物及死細胞很難排出。同時細胞培養液在所述細胞培養室內不均勻的流動而造成溝流現象和營養分布不均勻，細胞生長速度一致性差。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種生物反應罐，其能在對細胞培養室內的細胞進行深層通氣的同時，不對細胞培養室內的細胞產生損害。
[0005]實現上述目的的一種技術方案是:一種生物反應罐，包括罐體，以及位于所述罐體內的導流筒、多孔圓管、多級調速攪拌器、偶數根導流管、上固定板和下固定板；
[0006]所述導流筒的底部與所述多孔圓管的頂部同心相接，所述多級調速攪拌器從所述多孔圓管的底部伸入所述多孔圓管；
[0007]所述上固定板圍繞所述導流筒的頂部設置；所述下固定板圍繞所述多孔圓管的底部設置；所述下固定板的外圓周與所述罐體的內壁固定；所述上固定板和所述下固定板均為多孔板；所述上固定板、所述下固定板、所述罐體、所述導流管和所述多孔圓管之間形成細胞培養室；
[0008]所述的偶數根導流管圍繞所述導流筒和所述多孔圓管圓周均布，并貫穿所述上固定板和所述下固定板；所述的偶數根導流管中相互間隔地插接有第一通氣管，所述的第一通氣管的頂部與所述罐體頂部的通氣口相通。
[0009]進一步的，每根所述的導流管的管壁上，沿所述導流管的圓周，均布有偶數列第一徑向通孔，且任意相鄰兩列的所述第一徑向通孔均是相錯布置的。
[0010]進一步的，所述罐體內還設有位于所述上固定板和所述下固定板之間的上擋板和下擋板，所述上擋板和所述下擋板的內圓周與所述導流筒固定，所述上擋板和所述下擋板的外圓周與所述罐體的內壁分離，所述上擋板和所述下擋板均為多孔板。[0011]進一步的，所述導流筒和所述多孔圓管內插接有緊貼所述導流筒內壁的第二通氣管，所述第二通氣管頂面的高度低于所述第一通氣管頂面的高度。
[0012]再進一步的，所述第二通氣管通過位于所述導流筒頂部的濾網固定。
[0013]再進一步的，所述多孔圓管的頂部呈上小下大的喇叭口形。
[0014]進一步的，所述罐體的側壁上設有出泡口，所述罐體的頂部設有冷凝器口，所述出泡口和所述冷凝器口通過旋液分離器連接。
[0015]采用了本實用新型的一種生物反應罐的技術方案，即在細胞培養罐內的導流管以及插接在所述導流管的第一通氣管對生物反應罐進行深層通氣，同時通過多級調速攪拌器打碎深層通氣產生的氣泡，形成溶解在細胞培養液中的溶解氧，進入該生物反應罐的細胞培養室的技術方案。其技術效果是:其能在對細胞培養室內的細胞進行深層通氣的同時，不對細胞培養室內的細胞產生損害。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的一種生物反應罐的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]請參閱圖1，本實用新型的發明人為了能更好地對本實用新型的技術方案進行理解，下面通過具體地實施例，并結合附圖進行詳細地說明:
[0018]請參閱圖1，本實用新型的一種生物反應罐，包括罐體1、導流筒21、多孔圓管22、第二通氣管23、濾網24、多級調速攪拌器3、上固定板41、上擋板42、下擋板43、下固定板44、以及導流管51和第一通氣管52。
[0019]其中，罐體I的頂部設有通氣口 11、補液管12和冷凝器口 13，罐體I的側壁上設有出泡口 14、罐體I的底部設有出料閥口 15和取樣閥口 16。罐體I的內壁上還設有圓周濾網(圖中未顯示)。補液管12用于往生物反應罐內添加細胞培養液。
[0020]導流筒21、多孔圓管22、多級調速攪拌器3、上固定板41、上擋板42、下擋板43和下固定板44均位于罐體I內。
[0021]其中導流筒21和多孔圓管22均位于罐體I內的中心位置，多孔圓管22的頂部通過焊接與導流筒21的底部固定。且導流筒21和多孔圓管22是同心設置的。多孔圓管22的管壁上均布有第二徑向通孔(圖中未顯示)。多孔圓管22的頂部呈上小下大的喇叭口形，以利于細胞培養液在生物反應罐內的循環。多級調速攪拌器3從多孔圓管22的底部伸入多孔圓管22。同時，導流筒21的頂部設有濾網24。
[0022]第二通氣管23緊貼導流筒21的內壁，從導流筒21的頂部伸入導流筒21，穿過整個導流筒21，再伸入多孔圓管22，第二通氣管23是通過濾網24固定的。
[0023]上固定板41、上擋板42、下擋板43、下固定板44均位于罐體I內，并沿著豎直方向從上到下依次設置。其中上固定板41圍繞導流筒21的頂部設置，上擋板42圍繞導流筒21的中部設置，下擋板43圍繞導流筒21的底部設置。上固定板41通過法蘭與導流筒21固定。下固定板44圍繞多孔圓管22的底部設置，下固定板44通過法蘭與多孔圓管22固定。其中，下固定板44的外圓周上也設有法蘭，以及套接在所述法蘭外圓周上的墊圈，用于將下固定板44與罐體I的內壁固定。上固定板41底面是細胞培養室頂面，下固定板44頂面為細胞培養室的底面。固定板41、下固定板44、導流筒21、多孔圓管22和罐體I的內壁之間形成了該生物反應罐的細胞培養室。下固定板44的底面與罐體I的底面之間形成一個回流腔17。上擋板42和下擋板43的外圓周上也套接法蘭，該法蘭與罐體I的內壁之間留有間隙。上固定板41的外圓周上也設有法蘭和套接在所述法蘭外圓周上的墊圈，該墊圈與罐體I的側壁之間留有間隙。上固定板41底面與下固定板44頂面之間的距離為h。其中，上擋板42頂面與上固定板41底面之間的距離小于h/3，下擋板43底面和下固定板44頂面之間的距離小于h/2，上固定板42和下固定板43是為了在細胞培養室內填裝細胞培養載體時，控制細胞培養載體的量，即細胞培養載體的頂面高于下擋板43頂面而低于上擋板42的底面。
[0024]本實施例中，上固定板41、上擋板42、下擋板43、下固定板44都是多孔板，選用不銹鋼或塑料制成。上固定板41、上擋板43、下擋板43、下固定板44優選的材料為多孔聚乙烯板、多孔聚丙烯板和多孔EFTE (聚乙烯-聚四氟乙烯共聚物)板。
[0025]導流管51的數量為偶數根，該偶數根導流管51是圍繞該多孔圓管22和導流筒21的圓周均布。該偶數根導流管51均依次貫穿上固定板41、上擋板42、下擋板43和下固定板44。即該偶數根導流管51的頂部向上插貫穿上固定板41，該偶數根導流管51的底部向下貫穿下固定板44。第一通氣管52相互間隔地插入該偶數根導流管51，即插有第一通氣管52的導流管51和未插有第一通氣管52的導流管51是間隔分布的。第一通氣管52的頂部與罐體I的通氣口 11相通。因此，第一通氣管52頂面的高度高于第二通氣管23頂面的高度。
[0026]同時導流管51的管壁上，圍繞導流管51的圓周均布有偶數列第一徑向通孔(圖中未顯示)，任意相鄰的兩列所述第一徑向通孔是相錯布置的。
[0027]多孔圓管22的作用在于防止在所述細胞培養室內的細胞培養載體中培養的細胞受到多級調速攪拌器3剪切力的傷害。
[0028]在罐體I內，細胞培養液從導流管51和導流筒21流向罐體I的底部，細胞培養液在各個導流管51、導流筒21和多孔圓管22內形成向下流動的漩流，該向下流動的漩流從各個導流管51和多孔圓管22的底部沖出進入罐體I底部的回流腔17。從各個導流管51和從多孔圓管22底部沖出的向下流動的漩流，在多級調速攪拌器3的作用下，在回流腔17內轉而形成了向上流動的漩流。
[0029]由于上固定板41、上擋板42、下擋板43和下固定板44都為多孔板，該向上流動的漩流從下固定板44的底部進入所述細胞培養室。為細胞培養室內的細胞提供營養和溶解氧。該向上流動的漩流的繼續向上流動，流經下擋板43和上擋板42，再穿過上固定板41，回流到罐體I的頂部，完成細胞培養液在罐體I內的一次循環。或者圍繞下擋板43、上擋板42和上固定板41外圓周與罐體I內壁的間隙，回流到罐體I的頂部,完成細胞培養液在罐體I內的一次循環。
[0030]本實施例中，通過改變多級調速攪拌器3的攪拌速度，可以改變該向上流動的漩流在所述細胞培養室內向上的運動速度。而在細胞培養室內有細胞培養載體時，所述細胞培養載體的受到上擋板42和上固定板41的兩層阻隔，而不會沖出，保證了上固定板41頂面的上方是上層清液。
[0031]為了保證多級調速攪拌器3的調速，多級調速攪拌器3采用的槳葉是平葉或螺旋槳形槳葉。
[0032]該生物反應罐可實現高密度的細胞培養，細胞密度可達IO8個/ml以上，且可以進行長時間連續培養，這是通過連續往罐體I的底部供給細胞培養液和溶解氧，同時罐體I的頂部輸出上清液來實現的。導流管51上的第一徑向通孔不斷地將細胞培養液送入所述細胞培養室。同時所述細胞培養室中的細胞產生的固體代謝產物，以及死細胞在多級調速攪拌器3的作用下不斷從多孔圓管22上的第二徑向通孔排出，而不從下固定板44流出，然后細胞產生的固體代謝產物，以及死細胞沉積到罐體I的底部并排出，防止下固定板44被細胞的固體代謝產物及死細胞堵塞，影響向上流動的漩流的產生。導流管51上第一徑向通孔的作用在于:在豎直方向上保證所述細胞培養室內細胞培養液的均勻性。所述第一徑向通孔相錯布置，可以進一步在豎直方向上保證所述細胞培養室內細胞培養液的均勻性。
[0033]外界輸入的氧氣通過第一通氣管52，輸送到罐體I的底部，對該生物反應罐進行深層通氣，由于受到導流管51上第一徑向通孔的孔徑的限制，第一通氣管52在深層通氣中所產生的氣泡并不會通過所述的第一徑向通孔進入所述細胞培養室。所述的氣泡在多級調速攪拌器3的攪拌下破裂，形成溶解在細胞培養液的溶解氧，并通過下固定板44的底部進入所述細胞培養室，對在細胞培養室內培養的細胞進行供氧，以減少所述氣泡對在細胞培養室內培養的細胞的損傷。因此，本實用新型的一種生物反應罐中，細胞培養液進入所述細胞培養室和細胞代謝的固體產物排出所述細胞培養室的途徑是不同的。
[0034]第二通氣管23的頂面的高度低于第一通氣管52頂面的高度，以及上層清液頂面的高度，以利用上層清液中的溶解氧對該生物反應罐進行深層通氣，進一步保證細胞培養室內的細胞所需的氧氣的供應。
[0035]由于該生物反應罐在第一導流管51內插入了第一通氣管52，在解決了深層通氣的問題的同時，防止了深層通氣過程中氣泡對細胞的損傷。因此其放大潛能好，可在該細胞培養床內實現高密度的細胞培養，細胞密度可達IO8個/ml以上，使用該生物反應罐的生物反應器，放大潛能高，其容積至少可做到500L。
[0036]由于該生物反應罐進行了高密度的細胞培養，因此細胞培養過程中，由于細胞的呼吸代謝作用，產生了大量的粘稠泡沫，所述粘稠泡沫從上固定板41頂面以及上固定板41的外圓周與罐體I內壁之間的間隙冒出。由于出泡管14的入口高于上固定板41的頂面。因此可將出泡口 14與一個旋液分離器(圖中未顯示)的入口連接，將冷凝器口 13與該旋液分離器的出口連接。這樣，可以通過旋液分離器將細胞培養過程中，由于細胞的呼吸作用日產生的粘稠泡沫去除。濾網24的作用在于防止粘稠泡沫回流到生物反應罐的底部。
[0037]同時，罐體I底部的取樣閥口 16中插入取樣閥(圖中未顯示)，所述取樣閥的閥桿穿過下固定板44，對所述細胞培養室內的細胞培養載體中進行無菌取樣，每次取樣只取樣幾片細胞培養載體，取樣量少，取樣的細胞培養載體可進行細胞計數，觀察細胞生長形態。罐體I底部的出料閥口 15用于在細胞培養完成后的出料。
[0038]同時該生物反應罐可以重復使用，即重復填裝細胞培養載體多達10次以上，這對于科研工作而言，極大地降低成本。
[0039]本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，而并非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權利要求書范圍內。
【權利要求】
1.一種生物反應罐，其特征在于:包括罐體(1)，以及位于所述罐體(I)內的導流筒(21)、多孔圓管(22)、多級調速攪拌器(3)、偶數根導流管(51)、上固定板(41)和下固定板(44)；所述導流筒(21)的底部與所述多孔圓管(22)的頂部同心相接，所述多級調速攪拌器(3)從所述多孔圓管(22)的底部伸入所述多孔圓管(22)；所述上固定板(41)圍繞所述導流筒(21)的頂部設置；所述下固定板(44)圍繞所述多孔圓管(22)的底部設置；所述下固定板(44)的外圓周與所述罐體(I)的內壁固定；所述上固定板(41)和所述下固定板(44)均為多孔板；所述上固定板(41)、所述下固定板(44)、所述罐體(I )、所述導流管(21)和所述多孔圓管(22)之間形成細胞培養室；所述的偶數根導流管(51)圍繞所述導流筒(21)和所述多孔圓管(22)圓周均布，并貫穿所述上固定板(41)和所述下固定板(44);所述的偶數根導流管(51)中相互間隔地插接有第一通氣管(52)，所述的第一通氣管(52)的頂部與所述罐體(I)頂部的通氣口(11)相通。
2.根據權利要求1所述的一種生物反應罐，其特征在于:每根所述的導流管(51)的管壁上，沿所述導流管(51)的圓周，均布有偶數列第一徑向通孔，且任意相鄰兩列的所述第一徑向通孔均是相錯布置的。
3.根據權利要求1或2所述的一種生物反應罐，其特征在于:所述罐體(I)內還設有位于所述上固定板(41)和所述下固定板(44)之間的上擋板(42)和下擋板(43)，所述上擋板(42)和所述下擋板(43)的內圓周與所述導流筒(21)固定，所述上擋板(42)和所述下擋板(43)的外圓周與所述罐體(I)的內壁分離，所述上擋板(42)和所述下擋板(43)均為多孔板。
4.根據權利要求1或2所述的一種生物反應罐，其特征在于:所述導流筒(21)和所述多孔圓管(22)內插接有緊貼所述導流筒(21)內壁的第二通氣管(23)，所述第二通氣管(23)頂面的高度低于所述第一通氣管(52)頂面的高度。
5.根據權利要求4所述一種生物反應罐，其特征在于:所述第二通氣管(23)通過位于所述導流筒(21)頂部的濾網(24)固定。
6.根據權利要求4所述一種生物反應罐，其特征在于:所述多孔圓管(22)的頂部呈上小下大的喇叭口形。
7.根據權利要求1或2所述一種生物反應罐，其特征在于:所述罐體(I)的側壁上設有出泡口(14)，所述罐體(I)的頂部設有冷凝器口(13)，所述出泡口(14)和所述冷凝器口(13)通過旋液分離器連接。
【文檔編號】C12M1/02GK203403096SQ201320374460
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月27日 優先權日:2013年6月27日
【發明者】陳光南 申請人:上海日泰醫藥設備工程有限公司