一种生物反应罐的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了医药设备领域的一种生物反应罐，包括罐体，以及位于罐体内的导流筒、多孔圆管、多级调速搅拌器、偶数根导流管、上固定板和下固定板；导流筒的底部与多孔圆管的顶部同心相接，多级调速搅拌器从多孔圆管的底部伸入多孔圆管；上固定板围绕导流筒的顶部设置；下固定板围绕多孔圆管的底部设置；下固定板的外圆周与罐体的内壁固定；上固定板和下固定板均为多孔板；上固定板、下固定板、罐体、导流管和多孔圆管之间形成细胞培养室；偶数根导流管围绕导流筒和多孔圆管圆周均布，并贯穿上固定板和下固定板；偶数根导流管中相互间隔地插接有第一通气管，第一通气管与罐体顶部的通气口相通。
【专利说明】一种生物反应罐
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及医药设备领域的一种生物反应罐。
【背景技术】
[0002]目前进行细胞培养的生物反应罐，主要分为流化床生物反应罐和固定床生物反应罐。
[0003]固定床生物反应罐是包括罐体，以及位于罐体的上固定板和下固定板，上固定板与下固定板间形成细胞培养室。细胞培养液循环通过所述细胞培养室，细胞培养液依靠搅拌器在搅拌中产生的负压不断在所述细胞培养室内流动，以进行营养成分和氧气的传递。细胞培养室内培养液流动速度大，细胞生长密度高，可减少无血清培养时的蛋白的用量，适用于增殖悬浮细胞。同时对细胞在细胞培养室内进行细胞培养时，不会受到搅拌器的机械伤害，但是，固定床生物反应罐，氧气很难通过深层通气进入所述细胞培养室，氧气即使进入细胞培养室，也是以气泡形式进入的，气泡易对在细胞培养室内进行培养的细胞产生损害，细胞在细胞培养室内进行培养时，其代谢产物及死细胞很难排出。同时细胞培养液在所述细胞培养室内不均匀的流动而造成沟流现象和营养分布不均匀，细胞生长速度一致性差。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种生物反应罐，其能在对细胞培养室内的细胞进行深层通气的同时，不对细胞培养室内的细胞产生损害。
[0005]实现上述目的的一种技术方案是:一种生物反应罐，包括罐体，以及位于所述罐体内的导流筒、多孔圆管、多级调速搅拌器、偶数根导流管、上固定板和下固定板；
[0006]所述导流筒的底部与所述多孔圆管的顶部同心相接，所述多级调速搅拌器从所述多孔圆管的底部伸入所述多孔圆管；
[0007]所述上固定板围绕所述导流筒的顶部设置；所述下固定板围绕所述多孔圆管的底部设置；所述下固定板的外圆周与所述罐体的内壁固定；所述上固定板和所述下固定板均为多孔板；所述上固定板、所述下固定板、所述罐体、所述导流管和所述多孔圆管之间形成细胞培养室；
[0008]所述的偶数根导流管围绕所述导流筒和所述多孔圆管圆周均布，并贯穿所述上固定板和所述下固定板；所述的偶数根导流管中相互间隔地插接有第一通气管，所述的第一通气管的顶部与所述罐体顶部的通气口相通。
[0009]进一步的，每根所述的导流管的管壁上，沿所述导流管的圆周，均布有偶数列第一径向通孔，且任意相邻两列的所述第一径向通孔均是相错布置的。
[0010]进一步的，所述罐体内还设有位于所述上固定板和所述下固定板之间的上挡板和下挡板，所述上挡板和所述下挡板的内圆周与所述导流筒固定，所述上挡板和所述下挡板的外圆周与所述罐体的内壁分离，所述上挡板和所述下挡板均为多孔板。[0011]进一步的，所述导流筒和所述多孔圆管内插接有紧贴所述导流筒内壁的第二通气管，所述第二通气管顶面的高度低于所述第一通气管顶面的高度。
[0012]再进一步的，所述第二通气管通过位于所述导流筒顶部的滤网固定。
[0013]再进一步的，所述多孔圆管的顶部呈上小下大的喇叭口形。
[0014]进一步的，所述罐体的侧壁上设有出泡口，所述罐体的顶部设有冷凝器口，所述出泡口和所述冷凝器口通过旋液分离器连接。
[0015]采用了本实用新型的一种生物反应罐的技术方案，即在细胞培养罐内的导流管以及插接在所述导流管的第一通气管对生物反应罐进行深层通气，同时通过多级调速搅拌器打碎深层通气产生的气泡，形成溶解在细胞培养液中的溶解氧，进入该生物反应罐的细胞培养室的技术方案。其技术效果是:其能在对细胞培养室内的细胞进行深层通气的同时，不对细胞培养室内的细胞产生损害。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的一种生物反应罐的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]请参阅图1，本实用新型的发明人为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明:
[0018]请参阅图1，本实用新型的一种生物反应罐，包括罐体1、导流筒21、多孔圆管22、第二通气管23、滤网24、多级调速搅拌器3、上固定板41、上挡板42、下挡板43、下固定板44、以及导流管51和第一通气管52。
[0019]其中，罐体I的顶部设有通气口 11、补液管12和冷凝器口 13，罐体I的侧壁上设有出泡口 14、罐体I的底部设有出料阀口 15和取样阀口 16。罐体I的内壁上还设有圆周滤网(图中未显示)。补液管12用于往生物反应罐内添加细胞培养液。
[0020]导流筒21、多孔圆管22、多级调速搅拌器3、上固定板41、上挡板42、下挡板43和下固定板44均位于罐体I内。
[0021]其中导流筒21和多孔圆管22均位于罐体I内的中心位置，多孔圆管22的顶部通过焊接与导流筒21的底部固定。且导流筒21和多孔圆管22是同心设置的。多孔圆管22的管壁上均布有第二径向通孔(图中未显示)。多孔圆管22的顶部呈上小下大的喇叭口形，以利于细胞培养液在生物反应罐内的循环。多级调速搅拌器3从多孔圆管22的底部伸入多孔圆管22。同时，导流筒21的顶部设有滤网24。
[0022]第二通气管23紧贴导流筒21的内壁，从导流筒21的顶部伸入导流筒21，穿过整个导流筒21，再伸入多孔圆管22，第二通气管23是通过滤网24固定的。
[0023]上固定板41、上挡板42、下挡板43、下固定板44均位于罐体I内，并沿着竖直方向从上到下依次设置。其中上固定板41围绕导流筒21的顶部设置，上挡板42围绕导流筒21的中部设置，下挡板43围绕导流筒21的底部设置。上固定板41通过法兰与导流筒21固定。下固定板44围绕多孔圆管22的底部设置，下固定板44通过法兰与多孔圆管22固定。其中，下固定板44的外圆周上也设有法兰，以及套接在所述法兰外圆周上的垫圈，用于将下固定板44与罐体I的内壁固定。上固定板41底面是细胞培养室顶面，下固定板44顶面为细胞培养室的底面。固定板41、下固定板44、导流筒21、多孔圆管22和罐体I的内壁之间形成了该生物反应罐的细胞培养室。下固定板44的底面与罐体I的底面之间形成一个回流腔17。上挡板42和下挡板43的外圆周上也套接法兰，该法兰与罐体I的内壁之间留有间隙。上固定板41的外圆周上也设有法兰和套接在所述法兰外圆周上的垫圈，该垫圈与罐体I的侧壁之间留有间隙。上固定板41底面与下固定板44顶面之间的距离为h。其中，上挡板42顶面与上固定板41底面之间的距离小于h/3，下挡板43底面和下固定板44顶面之间的距离小于h/2，上固定板42和下固定板43是为了在细胞培养室内填装细胞培养载体时，控制细胞培养载体的量，即细胞培养载体的顶面高于下挡板43顶面而低于上挡板42的底面。
[0024]本实施例中，上固定板41、上挡板42、下挡板43、下固定板44都是多孔板，选用不锈钢或塑料制成。上固定板41、上挡板43、下挡板43、下固定板44优选的材料为多孔聚乙烯板、多孔聚丙烯板和多孔EFTE (聚乙烯-聚四氟乙烯共聚物)板。
[0025]导流管51的数量为偶数根，该偶数根导流管51是围绕该多孔圆管22和导流筒21的圆周均布。该偶数根导流管51均依次贯穿上固定板41、上挡板42、下挡板43和下固定板44。即该偶数根导流管51的顶部向上插贯穿上固定板41，该偶数根导流管51的底部向下贯穿下固定板44。第一通气管52相互间隔地插入该偶数根导流管51，即插有第一通气管52的导流管51和未插有第一通气管52的导流管51是间隔分布的。第一通气管52的顶部与罐体I的通气口 11相通。因此，第一通气管52顶面的高度高于第二通气管23顶面的高度。
[0026]同时导流管51的管壁上，围绕导流管51的圆周均布有偶数列第一径向通孔(图中未显示)，任意相邻的两列所述第一径向通孔是相错布置的。
[0027]多孔圆管22的作用在于防止在所述细胞培养室内的细胞培养载体中培养的细胞受到多级调速搅拌器3剪切力的伤害。
[0028]在罐体I内，细胞培养液从导流管51和导流筒21流向罐体I的底部，细胞培养液在各个导流管51、导流筒21和多孔圆管22内形成向下流动的漩流，该向下流动的漩流从各个导流管51和多孔圆管22的底部冲出进入罐体I底部的回流腔17。从各个导流管51和从多孔圆管22底部冲出的向下流动的漩流，在多级调速搅拌器3的作用下，在回流腔17内转而形成了向上流动的漩流。
[0029]由于上固定板41、上挡板42、下挡板43和下固定板44都为多孔板，该向上流动的漩流从下固定板44的底部进入所述细胞培养室。为细胞培养室内的细胞提供营养和溶解氧。该向上流动的漩流的继续向上流动，流经下挡板43和上挡板42，再穿过上固定板41，回流到罐体I的顶部，完成细胞培养液在罐体I内的一次循环。或者围绕下挡板43、上挡板42和上固定板41外圆周与罐体I内壁的间隙，回流到罐体I的顶部,完成细胞培养液在罐体I内的一次循环。
[0030]本实施例中，通过改变多级调速搅拌器3的搅拌速度，可以改变该向上流动的漩流在所述细胞培养室内向上的运动速度。而在细胞培养室内有细胞培养载体时，所述细胞培养载体的受到上挡板42和上固定板41的两层阻隔，而不会冲出，保证了上固定板41顶面的上方是上层清液。
[0031]为了保证多级调速搅拌器3的调速，多级调速搅拌器3采用的桨叶是平叶或螺旋桨形桨叶。
[0032]该生物反应罐可实现高密度的细胞培养，细胞密度可达IO8个/ml以上，且可以进行长时间连续培养，这是通过连续往罐体I的底部供给细胞培养液和溶解氧，同时罐体I的顶部输出上清液来实现的。导流管51上的第一径向通孔不断地将细胞培养液送入所述细胞培养室。同时所述细胞培养室中的细胞产生的固体代谢产物，以及死细胞在多级调速搅拌器3的作用下不断从多孔圆管22上的第二径向通孔排出，而不从下固定板44流出，然后细胞产生的固体代谢产物，以及死细胞沉积到罐体I的底部并排出，防止下固定板44被细胞的固体代谢产物及死细胞堵塞，影响向上流动的漩流的产生。导流管51上第一径向通孔的作用在于:在竖直方向上保证所述细胞培养室内细胞培养液的均匀性。所述第一径向通孔相错布置，可以进一步在竖直方向上保证所述细胞培养室内细胞培养液的均匀性。
[0033]外界输入的氧气通过第一通气管52，输送到罐体I的底部，对该生物反应罐进行深层通气，由于受到导流管51上第一径向通孔的孔径的限制，第一通气管52在深层通气中所产生的气泡并不会通过所述的第一径向通孔进入所述细胞培养室。所述的气泡在多级调速搅拌器3的搅拌下破裂，形成溶解在细胞培养液的溶解氧，并通过下固定板44的底部进入所述细胞培养室，对在细胞培养室内培养的细胞进行供氧，以减少所述气泡对在细胞培养室内培养的细胞的损伤。因此，本实用新型的一种生物反应罐中，细胞培养液进入所述细胞培养室和细胞代谢的固体产物排出所述细胞培养室的途径是不同的。
[0034]第二通气管23的顶面的高度低于第一通气管52顶面的高度，以及上层清液顶面的高度，以利用上层清液中的溶解氧对该生物反应罐进行深层通气，进一步保证细胞培养室内的细胞所需的氧气的供应。
[0035]由于该生物反应罐在第一导流管51内插入了第一通气管52，在解决了深层通气的问题的同时，防止了深层通气过程中气泡对细胞的损伤。因此其放大潜能好，可在该细胞培养床内实现高密度的细胞培养，细胞密度可达IO8个/ml以上，使用该生物反应罐的生物反应器，放大潜能高，其容积至少可做到500L。
[0036]由于该生物反应罐进行了高密度的细胞培养，因此细胞培养过程中，由于细胞的呼吸代谢作用，产生了大量的粘稠泡沫，所述粘稠泡沫从上固定板41顶面以及上固定板41的外圆周与罐体I内壁之间的间隙冒出。由于出泡管14的入口高于上固定板41的顶面。因此可将出泡口 14与一个旋液分离器(图中未显示)的入口连接，将冷凝器口 13与该旋液分离器的出口连接。这样，可以通过旋液分离器将细胞培养过程中，由于细胞的呼吸作用日产生的粘稠泡沫去除。滤网24的作用在于防止粘稠泡沫回流到生物反应罐的底部。
[0037]同时，罐体I底部的取样阀口 16中插入取样阀(图中未显示)，所述取样阀的阀杆穿过下固定板44，对所述细胞培养室内的细胞培养载体中进行无菌取样，每次取样只取样几片细胞培养载体，取样量少，取样的细胞培养载体可进行细胞计数，观察细胞生长形态。罐体I底部的出料阀口 15用于在细胞培养完成后的出料。
[0038]同时该生物反应罐可以重复使用，即重复填装细胞培养载体多达10次以上，这对于科研工作而言，极大地降低成本。
[0039]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.一种生物反应罐，其特征在于:包括罐体(1)，以及位于所述罐体(I)内的导流筒(21)、多孔圆管(22)、多级调速搅拌器(3)、偶数根导流管(51)、上固定板(41)和下固定板(44)；所述导流筒(21)的底部与所述多孔圆管(22)的顶部同心相接，所述多级调速搅拌器(3)从所述多孔圆管(22)的底部伸入所述多孔圆管(22)；所述上固定板(41)围绕所述导流筒(21)的顶部设置；所述下固定板(44)围绕所述多孔圆管(22)的底部设置；所述下固定板(44)的外圆周与所述罐体(I)的内壁固定；所述上固定板(41)和所述下固定板(44)均为多孔板；所述上固定板(41)、所述下固定板(44)、所述罐体(I )、所述导流管(21)和所述多孔圆管(22)之间形成细胞培养室；所述的偶数根导流管(51)围绕所述导流筒(21)和所述多孔圆管(22)圆周均布，并贯穿所述上固定板(41)和所述下固定板(44);所述的偶数根导流管(51)中相互间隔地插接有第一通气管(52)，所述的第一通气管(52)的顶部与所述罐体(I)顶部的通气口(11)相通。
2.根据权利要求1所述的一种生物反应罐，其特征在于:每根所述的导流管(51)的管壁上，沿所述导流管(51)的圆周，均布有偶数列第一径向通孔，且任意相邻两列的所述第一径向通孔均是相错布置的。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物反应罐，其特征在于:所述罐体(I)内还设有位于所述上固定板(41)和所述下固定板(44)之间的上挡板(42)和下挡板(43)，所述上挡板(42)和所述下挡板(43)的内圆周与所述导流筒(21)固定，所述上挡板(42)和所述下挡板(43)的外圆周与所述罐体(I)的内壁分离，所述上挡板(42)和所述下挡板(43)均为多孔板。
4.根据权利要求1或2所述的一种生物反应罐，其特征在于:所述导流筒(21)和所述多孔圆管(22)内插接有紧贴所述导流筒(21)内壁的第二通气管(23)，所述第二通气管(23)顶面的高度低于所述第一通气管(52)顶面的高度。
5.根据权利要求4所述一种生物反应罐，其特征在于:所述第二通气管(23)通过位于所述导流筒(21)顶部的滤网(24)固定。
6.根据权利要求4所述一种生物反应罐，其特征在于:所述多孔圆管(22)的顶部呈上小下大的喇叭口形。
7.根据权利要求1或2所述一种生物反应罐，其特征在于:所述罐体(I)的侧壁上设有出泡口(14)，所述罐体(I)的顶部设有冷凝器口(13)，所述出泡口(14)和所述冷凝器口(13)通过旋液分离器连接。
【文档编号】C12M1/02GK203403096SQ201320374460
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】陈光南 申请人:上海日泰医药设备工程有限公司