生物反应器及其控制系统的制作方法

专利名称：生物反应器及其控制系统的制作方法
技术领域：
生物反应器及其控制系统
技术领域：
本实用新型涉及生物医学技术领域，尤其涉及一种生物反应器及其控制系统。背景技术：
肝功能衰竭是各种肝病的终末期表现，患者病情危重，病死率高，预后极差。肝脏移植手术是目前公认的最为有效的治疗方法，但由于供体缺乏、技术难度高等原因，极大地 限制了肝移植手术的广泛开展。以体外培养肝细胞为基础的生物人工肝等治疗手段的出 现，有望像人工肾曾使肾衰竭治疗产生革命性变化一样，为肝衰竭的现代治疗提供有效手 段，然而，如何合理设计新型生物反应器，实现体外肝细胞的长期大规模培养，仍是目前强 烈限制生物人工肝发展的瓶颈问题，也是目前亟待解决的重要课题。生物反应器是生物人工肝的核心部分，其性能直接关系到人工肝的支持效果。目 前研究及应用的众多生物反应器主要分为以下几种类型，虽然已有部分生物人工肝生物反 应器已进入临床实验，但目前仍未有一种理想的生物反应器可充分满足临床运用需要1、中空纤维型生物反应器是目前研究及应用最为广泛的一类反应器。其优点 是异种蛋白可以隔离，同时防止人体内针对异种细胞抗原的预存抗体对装载细胞的杀伤作 用。因而比较适合异种细胞类(如猪肝细胞)生物反应器。目前该反应器仍存在以下问 题(1)容积有限，细胞装载量小，培养液与肝细胞交换面积有限，不利于体外规模化扩增； (2)半透膜的侧孔易被细胞团堵塞，影响交换效率，亦不利于肝细胞的功能与活力的长期有 效维持；因此中空纤维型生物反应器不是最佳的生物人工肝生物反应器。2、平板生物反应器该类反应器是将肝细胞直接种植于平板上，它的优点是细胞 分布均勻，微环境一致，但表面积与体积之比下降，反应器细胞为单层培养，不能长期有效 存活并保持功能与活性，且不易放大，无法达到临床要求。3、微囊悬浮生物反应器该生物反应器是将肝细胞用一种半透膜材料包裹，制成 多孔微囊，然后进行灌注培养.其优点是所有细胞有相同的微环境，有大量细胞培养的空 间，减少免疫反应的发生.缺点是由于半透膜的存在以及肝细胞间的相互聚集，导致囊内 外物质能量的交换受限。此外，Hoshiba[ll]等研究亦表明，肝细胞为贴壁依赖性细胞，如 失去对支架材料的贴附，可促发细胞发生凋亡。因此，这类生物反应器亦不是体外规模化培 养肝细胞的最佳选择。4、搅拌式生物反应器是一类开发较早且在研究和生产中应用广泛的灌注床/支 架生物反应器。该反应器是通过搅拌来使细胞及支架材料达到悬浮状态，在罐体顶端还装 有传感器，可连续监测培养物的温度、PH、p02、葡萄糖消耗等参数，其最大优点是能培养各 种类型的动物细胞、培养工艺容易放大，但这种生物反应器也有美中不足之处，即机械搅拌 会产生一定剪切力，容易对细胞造成较大程度上的损伤，因而限制了其进一步的运用。鉴于对目前各种类型生物反应器设计思路的分析，有必要借鉴一些现有技术来进 行优化。请参阅1999年11月23日公开的US5989913号专利申请，其公开的一种培养器，该培养器包括一筒形器皿，具有第一和第二端壁和置于该两个端壁之间的一筒形壁，一入 口，一出口，及第一和第二过滤器，所述第一和第二过滤器具有多个开口，该开口允许液体 培养基和细胞代谢废料通过并阻止细胞和细胞簇通过；一培养室，由所述筒形壁、第一和第 二端壁，以及所述第一和第二过滤器共同定义，该培养室具有一通透的纵长轴；一装置，用 于围绕水平的纵长轴旋转该筒形器皿；一泵，用于维持液态培养基脉流通过该培养室。目前由美国航空航天局(NASA)设计并应用于微重力生命科学领域的旋转培养 系统(RCCS)，经过近二十几年的相关研究，已成功广泛地运用于兔角膜细胞、骨骼肌细胞、 成骨细胞等多个组织工程领域中。其系列产品中的最新成员旋转灌注微重力生物反应器 (RCMW)，具有与前述US5989913号专利申请相应的结构，可通过培养容器水平旋转来达到 使容器中的微载体与细胞克服重力而达到悬浮状态，并通过外置蠕动泵来实现容器内氧 气、营养物质与代谢产物的双向循环。但是，本申请人在前期运用该生物反应器的过程中发 现，该反应器目前仍存在营养供应不足、灌注不均一及易堵塞等瓶颈问题，主要表现在首先，培养器皿内双向物质交换效率低由于培养器皿内部的纵长轴的出口及入 口均被滤膜所包覆，导致一部分培养基穿过滤膜后与膜外培养室内的培养基进行养分和氧 气的交换，实现“有效循环”;另一部分培养基则以滤膜与该纵长轴之间的间隙为通道，直接 流出培养器皿之外，不能完成养分和氧气交换的功能，会导致培养器皿内的细胞组织营养 供应不足，成为“无效循环”。其次，培养容器内灌注不均一，存在死腔在RCMW循环模式中，增大滤膜的通透性 有助于提高滤膜外循环，减少“无效循环”，但由于培养容器中央(转动轴线处)的液体压力 低于其外周的液体压力，使培养容器中央的培养基流速及更换速率较快，容器外周培养基 流速及更换速率较慢，导致容器内的灌注不均一，在培养容器外周形成死腔。再者，在RCMW循环模式中，由于培养容器内液体循环流向单一，培养液出口面积 小且位置集中(出口为4个小侧孔)，从而造成细胞及微载体在出口位置堵塞的问题。

实用新型内容本实用新型的首要目的在于提供一种能克服灌注死腔的生物反应器；本实用新型的另一目的在于提供一种能增强参与反应的两种流体进行交换时的 交换效率和均勻程度，以及克服交换时存在的死腔和堵塞等不足的生物反应器控制系统；为实现该目的，本实用新型采用如下技术方案一种生物反应器，包括筒体、芯轴及滤膜，筒体具有两端壁和与该两端壁连成一体 的柱壁，两端壁与柱壁共同定义一反应室以提供给溶合了第一物质的第一流体和溶合了第 二物质的第二流体进行反应，芯轴横贯筒体的两端壁设置，芯轴两端分别形成供第二流体 进入该反应室的入口通路和供第二流体自反应室流出的出口通路，该滤膜包覆该芯轴，以 阻止第一物质、允许第二物质通过，滤膜与芯轴之间形成有缝隙，所述滤膜至少一处被结扎 件所结扎以将所述缝隙分开为互不连通的多个隙区以阻止第二流体进入入口通路后直接 经该缝隙到达出口通路流出。在本实用新型的一个实施例中，该结扎件呈圆环状，直接将滤膜与芯轴相箍紧。较 佳的，该结扎件位于芯轴中央设置。在本实用新型的另一实施例中，该结扎件呈带轴孔的圆饼状，套设在滤膜外周以使滤膜与芯轴相箍紧。较佳的，该结扎件靠近所述入口通路处设置。在本实用新型的再一实施例中，存在两个或两个以上的所述结扎件，设置于滤膜 多处，以将所述缝隙相应分隔为三个或三个以上的隙区，所述出口通路连通其相应侧的至 少一个隙区以使反应室内的第二流体经该隙区流出，所述出口通路分别连通其余至少一个 隙区以使第二流体经该些隙区进入反应室。本实用新型的对应于所述出口通路的一 个隙区，在该隙区所对应的滤膜与芯轴之 间，套设有网片筒，网片筒上设置有若干网孔。此外，本实用新型所述筒体设有取样口和加 样口。一种生物反应器控制系统，其包括如前所述的生物反应器；用于储存溶合了第二物质的第二流体的储料瓶；用于维持储料瓶中的第二流体通过该生物反应器的反应室并回到储料瓶以构成 循环回路的动力泵；用于驱动所述生物反应器绕其芯轴旋转的电机。该控制系统还包括用于切换所述循环回路流向的流向控制器。以及包括氧合器， 用于将氧气提供源所提供的氧气与所述循环回路中的第二流体相合成。该氧合器包括一筒体，筒体具有筒墙和两个端墙及由它们所定义的合成腔，合成 腔内设有由多条中空纤维并排组成的纤维组，该纤维组的纵长方向的两侧与合成腔粘固以 在两处粘固部位间形成供第二流体通过的液流室，各中空纤维的中空内腔共同形成供氧气 通过的气流室，筒体上设有连通该气流室的进气口和出气口，且设有连通该液流室的进液 口和出液口。所述进液口和出液口处的截面设有缓冲板以使第二流体呈现以非直线通路进 入液流室。与现有技术相比，本实用新型具备如下优点首先，本实用新型通过改进生物反应器的内部结构，使得反应器内部滤膜与芯轴 之间的缝隙被结扎，第二流体不会从入口通路进入反应器后直接经该缝隙向出口通路逃 逸，而能先经反应室后再经出口通路流出，这样便杜绝了“无效循环”的现象，能够增强反应 器内第一流体与第二流体之间的交换效率。其次，在杜绝“无效循环”的基础上，通过将该结扎位置靠近入口通路处设置，使得 第二流体经入口通路进入反应室后，能被该结扎件阻挡而绕开结扎件经结扎件的外周进入 反应室的较大区域，第二流体的脉流绕开结扎件后，即以内辐射式向该较大区域扩散，并逐 渐收拢最终进入出口通路流出反应器之外，如此可使得反应室内部各处第一流体与第二流 体的交换更为均一，克服死腔问题。再次，本实用新型进一步通过多处结扎的方式将反应器内的反应室分为多个反应 区，结合出口通路与各个反应区的连通关系，使得每个反应区均可独立完成第一流体与第 二流体的交换，而各反应区之间又通过外周相连通，通过这样的方式同样可以使得整个反 应室内，第一流体与第二流体之间的交换或反应更加充分。继而，通过结合本实用新型提出的控制系统和控制方法，尤其是采用双向灌注的 方式作用于本实用新型的生物反应器，使得其能进一步保证反应室内两种流体的充分交 换，不会仅积聚在反应室的一端。[0034]还有，通过进一步为生物反应器提供置于滤膜和芯轴之间的网片筒，而网片筒上形成的多个网孔是第二流体进入出口通路之前的出口，将进入出口通路之前的第二流体分 散经多个出口进入出口通路，这样，在反应室这一侧的直径相对较大的第一物质及其第一 流体不会仅积聚在一个出口处，这样便不会造成第一物质在出口通路处的堵塞，保证生物 反应器控制系统的正常工作。此外，改进了结构的氧合器，使得流经其中的氧气能充分与循环回路中的第二流 体进行溶合，且可以结合相应的控制手段对进入该种氧合器的供氧量进行有效控制，无疑， 对实现生物反应器控制系统的量化管理有较大的助益。

图1和图2为本实用新型的不同实施例的生物反应器的纵剖图，示出其内部结 构；图3为图2的生物反应器的改型，增加了网片筒；图4为图3中A部分放大图；图5a、图5b、图5c及图5d为图3中网片筒展开时的示意图，以示出其不同形成的 网孔；图6为本实用新型的一个实施例的生物反应器的纵剖图，示出其内部结构；图7为图6中B部分放大图；图8为本实用新型的一个实施例的生物反应器控制系统的结构示意图，其同时采 用两种氧合器；图9为本实用新型的一个实施例的生物反应器控制系统的结构示意图，其仅采用 图8所示的一种氧合器；图10为本实用新型的一个实施例的生物反应器控制系统的结构示意图，其采用 不同于图8所示实施例的另一种氧合器；图11为本实用新型的一个实施例的生物反应器控制系统的结构示意图，其与图 10的区别仅在于循环回路中第二流体的流向不同；图12为本实用新型的一个实施例的氧合器的纵剖图，示出其内部结构；图13为本实用新型的一个实施例的流向控制器的内部结构原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明本实用新型所称的第一流体与第二流体之间能发生生化反应，在需要进行生化反 应的两种流体中，流体之一与流体之二发生生化反应后，其中之一可以成为目标物，该目标 物即为已达到某种制备或治疗的目的的对象。所进行的生化反应，更具体的说法，是由于第 一流体所溶合或存在的第一(类)物质与第二流体所溶合或存在的第二(类)物质相互之 间发生反应。例如，在模拟生物人工肝时的细胞培养阶段，先在生物反应器中灌注溶合了待 培养细胞的培养基作为第一流体，其中的第一物质即为细胞，再令溶合了养分(氨基酸、葡 萄糖等)和氧气的培养基作为第二流体通过该生物反应器，以对生物反应器中的待细胞进 行培养，其中的养分和氧气即为第二(类)物质。又例，在模拟生物人工肝时的治疗阶段，在生物反应器中灌注的第一流体为包含健康细胞的人体健康血液，健康细胞成为此处的第 一(类)物质，而通过该生物反应器的第二流体则为患者血液，患者血液中的代谢废料及毒 素此时成为第二(类)物质，在与第一流体溶合时，代谢废料与毒素均被健康血液细胞所吞 噬，从生物反应器中流出的第二流体将成为相对健康的血液。以上两例，共同揭示本实用新 型的生物反应器内部所进行的两种生化反应，均是利用细胞机理所实施。同理，本领域技术 人员应当知晓，本实用新型的生物反应器也可以应用于其它生化反应的场合。由以上两例可以看出，本实用新型的第一流体与第二流体一般具有相同的成分， 例如前述的培养基，而第二流体在经过生物反应器前后的成分会有所变化，主要表现在第 二物质(养分和/或氧气)会与反应室内的第一物质(细胞)发生生化反应而导致第二物 质的量变或消失，而且其中的共有部分如培养基也可能在第一流体与第二流体之间已发生 过交换。当第二流体初始提供时，其第二物质仅包括一些养分，当向该第二流体中溶入了氧 气之后，则其第二物质便同时包括养分与氧气，当第二流体自生物反应器流出时，其中的部 分第二物质已锐减甚至消失。可见，作为动力学概念，成分的变化不应影响对本实用新型不 同“流体”的理解。本实用新型以下将以前述第一例为主进行描述，也即，采取溶合了待培养细胞的 培养基作为第一流体，采取包含了养分和氧气的培养基作为第二流体，由此，下述生物反应 器中的反应室也可称之为培养室，以便其命名更符合本领域技术人员的习惯。请先参阅图8至图11，各图中揭示了本实用新型的生物反应器控制系统的结构， 该控制系统包括生物反应器50、电机56、流向控制器55、动力泵54、氧合器52，53以及储料 瓶51，这些部件共同构成一循环回路。以下详细揭示生物反应器控制系统的各个组成部分。所述的生物反应器50，在本实用新型中揭示了多种实施方式，首先请参阅图1所 揭示的第一种实施方式，该生物反应器50整体呈筒形，其包括筒体1、芯轴3及滤膜2。筒体1具有两端壁11，12和与该两端壁11，12连成一体的柱壁13，两端壁与该柱 壁13共同定义一反应室10以提供给溶合了细胞的培养基(第一流体)和溶合了养分及氧 气的培养基(第二流体)进行生化反应。芯轴3横贯筒体1的两端壁11，12设置，除入口通路31和出口通路32的设置外， 本实施例的芯轴3基本为实心材质，芯轴3的轴线最好与筒体1的轴线重合，芯轴3两端分 别形成供溶合了养分和氧气的培养基(第二流体)进入该反应室10的入口通路31和供参 与反应后的培养基(第二流体)自反应室10流出的出口通路32。该入口通路31在第一 端壁11的圆心处开孔并且轴向深入芯轴3内部，然后在芯轴3内部径向穿出芯轴3以连通 至该反应室10，为此，适应该入口通路31的设置，第一端壁11外侧形成有一个供携带养分 和氧气的培养基进入的外侧入口 310，芯轴3 —侧柱面形成有一个或多个进入反应室10的 内侧入口 313。同理，该出口通路32在第二端壁12的圆心部位处开孔并且轴向深入芯轴 3内部，然后在芯轴3内部径向穿出芯轴3以连通至该反应室10，为此，适应该出口通路32 的设置，第二端壁12外侧形成有一个供参与反应后的培养基回流至储料瓶51的外侧出口 320，芯轴3另一侧柱面则形成有一个或多个供参与反应后的培养基流出反应室10的内侧 出口 323。显然，入口通路31的内侧入口 313和出口通路32的内侧出口 323的具体位置和 距离，在绝大多数情况下决定了大部分流体在反应室10内的运动量程。该滤膜2因包覆于该芯轴3的柱面而呈筒状，滤膜2表面形成有孔径适中的多个微型小孔(未图示)，以便阻止前述第一流体尤其是第一物质通过，而允许前述的第二流体 尤其是第二物质通过，具体而言，由于细胞的直径较之养分和氧气分子大，故将滤膜2的小 孔大小设置在小于第一物质大小而大于第二物质大小的尺寸范围内，即可实现此一功能。 滤膜2由于其结构相对稀松，性质柔软，故与芯轴3之间易形成缝隙20。如此，第二流体从 入口通路31进入后，一部分会透过滤膜2进入反应室10，为了避免第二流体的另一部分经 该缝隙20逃逸到出口通路32的内侧出口 323，然后经出口通路32直接流出反应室10，故 如图1所示，在滤膜2纵长方向的中部处，采用一结扎件400对滤膜2所形成的筒形进行结 扎，由此，滤膜2在结扎部位处与芯轴3相箍紧而紧密贴合，所述缝隙20便被分开为互不连 通的两个隙区201，203，因两个隙区201，203间彼此不连通，故第二流体进入反应室10后， 将全部进入反应室10内参与反应后再流出，故能使其与第一流体的交换率增强。该结扎件400被设计成圆环状，对其径向宽度没有要求，其横截面可呈正圆形，但 其最好具有一定的弹性，以便用户对结扎位置进行调节。当然，将结扎件400沿其径向扩 大，使其呈片状，以不阻挡反应室10内混合流体的流通，这样也是可行的。在一个典型的应 用中，可以采用橡胶材料制成的橡皮圈直接作为结扎件400使用。此外，在一些未图示的实 施例中，适当调整结扎件400在滤膜2上的结扎位置是可行的，例如将其靠入口通路31或 出口通路32设置，均可避免“无效循环”现象。注意到图1所示，入口通路31的内侧入口 313与第一端壁11之间的滤膜段，以及 出口通路32的内侧出口 323与第二端壁12之间的滤膜段，该两处滤膜段与芯轴3之间也易 形成收容流体的死腔，为了杜绝此处的死腔，采用结扎件401，402在该两处进行结扎，即可 克服。一种可替换的方式是将入口通路31的内侧入口 313和出口通路32的内侧出口 323 靠近相应的端壁11或12设置，如此便不会存在需要两端结扎的问题。注意滤膜2两端的结扎件401，402与中间的结扎件400的区别是，滤膜2两端的结 扎件401，402在反应室10内流体运动量程之外，是为了防止滤膜2与芯轴3之间两侧的死 腔而设置，而滤膜2中部的结扎件400则置于流体在反应室10内的运动量程中，是为了阻 止第二流体直接经滤膜2与芯轴3间的缝隙20逃逸。而理论上，只要入口通路31的内侧 入口 313与第一端壁11之间的距离足够小，且该侧滤膜2与芯轴3之间被第一端壁11所 紧固；同理，只要出口通路32的内侧出口 323与第二端壁12之间的距离足够小，且该侧滤 膜2与芯轴3之间被第二端壁12所紧固，在这种情况下，则不必设置所述两端结扎件401， 402。此外，为了便于从反应室10中取样和加样，在筒体1柱壁13任意位置处分别设置 一取样口 14和一加样口 15，平时用塞件140，150分别紧盖，仅在需要时才揭开塞件加以使用。适用于此一实施例的生物反应器的控制系统和方法，将在后述中进一步揭示，以 便进一步揭示本实施例的效果。如下请结合图2以了解本实用新型的生物反应器的另一实施例，在该实施例中， 该生物反应器具有与前一实施例高度近似的结构，其整体呈筒形，其包括筒体1、芯轴3及 滤膜2。筒体1具有两端壁11，12和与该两端壁11，12连成一体的柱壁13，两端壁与该柱 壁13共同定义一反应室10以提供给溶合了细胞的培养基(第一流体)和溶合了养分及氧气的培养基进行生化反应。芯轴3横贯筒体1的两端壁11，12设置，除出口通路32和入口通路31的设置外， 本实施例的芯轴3基本为实心材质，芯轴3的轴线最好与筒体1的轴线重合，芯轴3两端分 别形成供溶合了养分和氧气的培养基(第二流体)进入该反应室10的入口通路31和供参 与反应后的培养基(第二流体)自反应室10流出的出口通路32。该入口通路31在第一 端壁11的圆心处开孔并且轴向深入芯轴3内部，然后在芯轴3内部径向穿出芯轴3以连通 至该反应室10，为此，适应该入口通路31的设置，第一端壁11外侧形成有一个供携带养分 和氧气的培养基进入的外侧入口 310，芯轴3 —侧柱面形成有一个或多个进入反应室10的 内侧入口 313。同理，该出口通路32在第二端壁12的圆心部位处开孔并且轴向深入芯轴 3内部，然后在芯轴3内部径向突出芯轴3以连通至该反应室10，为此，适应该出口通路32 的设置，第二端壁12外侧形成有一个供参与反应后的培养基回流至储料瓶51的外侧出口 320，芯轴3另一侧柱面则形成有一个或多个供参与反应后的培养基流出反应室10的内侧 出口 323。显然，入口通路31的内侧入口 313和出口通路32的内侧出口 323的具体位置和 距离，在绝大多数情况下决定了大部分流体在反应室10内的运动量程。该滤膜2因包覆于该芯轴3的柱面而呈筒状，滤膜2表面形成有孔径适中的多个 微型小孔，以便阻止前述第一流体尤其是第一物质通过，而允许前述的第二流体尤其是第 二物质通过，具体而言，由于细胞的直径较之养分和氧气分子大，故将滤膜2的小孔大小设 置在小于第一物质大小而大于第二物质大小的尺寸范围内，即可实现此一功能。滤膜2由 于其结构相对稀松，性质柔软，故与芯轴3之间易形成缝隙20。如此，第二流体从入口通路 31进入后，一部分会透过滤膜2进入反应室10，为了避免第二流体的另一部分经该缝隙20 逃逸到出口通路32的内侧出口 323，然后经出口通路32直接流出反应室10，故如图1所示， 在滤膜2纵长方向的靠近入口通路31的内侧入口 313处，采用一结扎件400对滤膜2所形 成的筒形进行结扎，由此，滤膜2在结扎部位处与芯轴3相箍紧而紧密贴合，所述缝隙20便 被分开为互不连通的两个隙区201，203，因两个隙区201，203间彼此不连通，故第二流体进 入反应室10后，将全部进入反应室10内参与反应后再流出，故能使其与第一流体的交换率 增强。该结扎件400被设计成圆饼状，即其在径向具有一定的宽度，即结扎件400的半径 最好略大于或略小于反应器筒体1的半径，理论上，设筒体1半径为R，则结扎件半径r可以 在0. 3R至0. 7R之间取值，当然，最佳的数值为r = R/2。本实施例中的结扎件400需采用 具有一定刚度的硬质材料，如各种硬质金属、木板、塑料、陶瓷等只要能满足抵抗一定的流 体冲刷力而不致变形的材料均可，较佳的，倾向于采用金属材料。具有一定硬度的结扎件有 利于使进入反应室10的第二流体形成辐射式流向，以使反应室10内混合流体的交换更为 均勻。该结扎件400的横截面呈正圆形，中心处设有轴孔(未标号)以供带滤膜2的芯 轴3穿越，并且该轴孔的大小刚好使得结扎件400压迫滤膜2与芯轴3相箍紧。相对前一 实施例而言，结扎件400宜靠近入口通路31的内侧入口 313设置。当本实施例的生物反应 器50应用于相应的控制系统中时，能得到优于前一实施例的效果。注意到图2所示，入口通路31的内侧入口 313与第一端壁11之间的滤膜段，以及 出口通路32的内侧出口 323与第二端壁12之间的滤膜段，该两处滤膜段与芯轴3之间也易形成收容流体的死腔，为了杜绝此处的死腔，采用截面积较小的结扎件401，402在该两 处进行结扎，即可克服。一种可替换的方式是将入口通路31的内侧入口 313和出口通路32 的内侧出口 323靠近相应的端壁11，12设置，如此便不会存在需要两端结扎的问题。注意滤膜2两端的结扎件401，402与本实施例中靠近内侧入口 313的结扎件400 的区别是，滤膜2两端的结扎件401，402在反应室10内流体运动量程之外，是为了防止滤 膜2与芯轴3之间两侧的死腔而设置，而于芯轴3中央靠近内侧入口 313设置的结扎件400 则置于流体在反应室10内的运动量程中，是为了一方面阻止第二流体直接经滤膜2与芯轴 3间的缝隙20逃逸，另一方面使得从内侧入口 313进入的第二流体能在该结扎件400外周 处形成辐射式流向而相对均勻地扩散到整个反应室10内，以便反应室10内各处的第一流 体和第二流体的交换更加均一。理论上，只要入口通路31的内侧入口 313与第一端壁11 之间的距离足够小，且该侧滤膜2与芯轴3之间被第一端壁11所紧固；同理，只要出口通路 32的内侧出口 323与第二端壁12之间的距离足够小，且该侧滤膜2与芯轴3之间被第二端 壁12所紧固，在这种情况下，则不必设置所述两端结扎件401，402。同理，为了便于从反应室10中取样和加样，在筒体1柱壁13处任意位置处分别设 置一取样口 14和一加样口 15，平时用塞件140，150分别紧盖，仅在需要时才揭开塞件140， 150加以使用。作为对本实施例的生物反应器的进一步改进，请结合图3和图4，图4揭示图3中A 部分放大效果。图3中示出，被一个结扎件400 —分为二的由滤膜2和芯轴3之间缝隙20 共同形成的两个隙区201，203中，由出口通路32尤其指其内侧出口 323所占据的隙区201 中设有一网片筒28。该网片筒28适应于芯轴3的形状而呈筒状，绕其筒状柱壁13设有多 个网孔280，该网孔280可自由设计，参阅图5a至5d所示，其排列既可以规则也可以不规 贝丨J，其形状可以是矩形、方形(图5a)、菱形(图5b)、圆形(图5c)、三角形、混合形(图5d) 等任意形状。网孔280的设置，使得参与反应后的第二流体，其在穿过滤膜2进入该隙区 201之后，首先需穿过该网片筒28后才能经内侧出口 323进入出口通路32，由于网片筒28 柱面设有多个网孔280，故穿过滤膜2之后的第二流体能分散经网片筒28的多个网孔280 进入出口通路32，这样，滤膜2表面无疑形成多个无形的“入口 ”，使得携带反应室10内的 混合流体不会在某一处积聚，而会相对分散地在整个滤膜2表面流向隙区201、穿过网片筒 28再进入出口通路32，如此，便能避免反应室10内细胞在出口通路32的内侧出口 323所 对应的滤膜2处的积聚所引起的堵塞问题。由上述关于本实用新型生物反应器的另一实施例的描述可以看出，其与前一实施 例的区别在于结扎件400的大小、位置的不同，以及所增设的网片筒28，彼此起到的技术效 果也有不同，但在其它构造方面并无相异。由本实施例也可以看出，本实施例所使用的网片 筒28同样适用于装设在本实用新型的前一实施例中，将该网片筒28装设于与出口通路32 相对应的隙区201中，只要其存在可以避免反应室10内的细胞堵塞流体出口，即可应用之。同理，适用于此一实施例的生物反应器的控制系统和方法，将在后述进一步揭示， 以便进一步揭示本实施例的效果。请参阅图6和图7，图7为图6中B部分放大图，其共同用于揭示本实用新型生物 反应器的再一实施例的结构，同理，本实施例中的生物反应器基于前述各实施例进行改进， 具有与前述各实施例相接近的结构和构思。[0075]本实施例的生物反应器整体呈筒形，其包括筒体1、芯轴3及滤膜2。筒体1具有两端壁11，12连成一体的柱壁13，两端壁11，12与该柱壁13共同定义 一反应室10以提供给溶合了细胞的培养基(第一流体)和溶合了养分及氧气的培养基进 行生化反应。芯轴3横贯筒体1的两端壁11，12设置，芯轴3的轴线最好与筒体1的轴线重合。 芯轴3具有内外筒结构，其外筒301呈空心筒形，沿其轴向在筒壁上形成有多个通孔以形成 内侧出口 323，且一端被连通至第二端壁12之外以形成外侧出口 320，由此，整个外筒301 自内侧出口 323至外筒301中空部3010再至外侧出口 320形成一个出口通路32。芯轴3 内部还装设一外径远小于外筒301的内径的内筒302，内筒302也具有中空部3020，其靠近 第二端壁12的一端被密封，而靠近第一端壁11的一端则开口。同理，该内筒302沿其轴向 在筒壁上设置有多个通孔以形成多个内侧入口 313，其开口侧与第一端壁11相连接以在第 一端壁11外侧形成一外侧入口 310，自其外侧入口 310至内筒302的中空部3020再至内侧 入口 313便形成一个入口通路31。由此，芯轴3两端分别形成供溶合了养分和氧气的培养 基(第二流体)进入该反应室10的入口通路31和供参与反应后的培养基(第二流体)自 反应室10流出的出口通路32。较佳的一个方案是内筒302的长度至少应设置为大于或等 于1/2外筒301长度，这样，入口通路31便具有一个较长的跨度，在入口通路31中的第二流 体得以从反应室10的相对较宽的横向位置梯度式递减分流注入反应室10 ；外筒301由于 占据整个反应室10的轴向，其 第二流体也可以自其整个筒壁相对均勻地进入出口通路32。 可见，无论出口通路32还是入口通路31，由于其在反应室10内为第二流体设计了多个出口 或入口，使得反应室10内的第一物质不会在某一处积聚，较大限度地消除了堵塞的可能。可以看出，由于外筒301中空，而通过内筒302的外侧入口 310的第二流体需经外 筒301的出口通路32尤指外筒301的中空部3010进入反应室10，另一方面，参与反应后的 第二流体需经由外筒301的内侧出口 323进入出口通路32，故而，实质上外筒301表面的通 孔同时具有双向通过的作用，即既允许未反应的第二流体进入反应室10，又允许反应后的 第二流体进入出口通路32。该滤膜2因包覆于该芯轴3的外筒301的柱面而呈筒状，滤膜2表面形成有孔径适 中的多个微型小孔，以便阻止前述第一流体尤其是第一物质通过，而允许前述的第二流体 尤其是第二物质通过，具体而言，由于细胞的直径较之养分和氧气分子大，故将滤膜2的小 孔大小设置在小于第一物质大小而大于第二物质大小的尺寸范围内，即可实现此一功能。 滤膜2由于其结构相对稀松，性质柔软，故与芯轴3之间易形成缝隙20。如此，第二流体从 入口通路31进入后，一部分会透过滤膜2进入反应室10。如图6所示，在滤膜2纵长方向 上，采用多个结扎件400等间距布置对滤膜2所形成的筒形进行结扎，由此，滤膜2在多个 结扎部位处与芯轴3相箍紧而紧密贴合，所述缝隙20便被分开为互不连通的多个隙区208， 因多个隙区208间彼此不连通，故第二流体进入反应室10后，将全部进入反应室10内参与 反应后再流出，故能使其与第一流体的交换率增强。该结扎件400的横截面呈正圆形，中心处设有轴孔(未标号)以供带滤膜2的芯 轴3穿越，并且该轴孔的大小刚好使得结扎件400压迫滤膜2与芯轴3相箍紧。该结扎件 400被设计成圆饼状，其在径向具有一定的宽度，即结扎件400的半径最好略大于或略小于 反应器筒体1的半径，理论上，设筒体1半径为R，则结扎件半径r可以在0. 3R至0. 7R之间取值，当然，最佳的数值为r = R/2。本实施例中的结扎件400需采用具有一定刚度的硬质 材料，如各种硬质金属、木板、塑料、陶瓷等只要能满足抵抗一定的流体冲刷力而不致变形 的材料均可，较佳的，倾向于采用金属材料。表面积较大的多个结扎件400的设置，将反应 室10分隔为多个呈短柱形的反应区108，各个反应区108的外周又互相连通，而且独立对应 有部分内侧入口 313和部分内侧出口 323，各个反应区108之间具有相对独立性，形同多个 小型反应室。由于反应区108小型化且相对独立，使得从出口通路32进入的第二流体可以 以梯度级分流到多个反应区108中与每个反应区108的第一流体进行生化反应，而后，每个 反应区108中完成反应的第二流体又能直接通过相应的内侧出口 323进入出口通路32流 出，大型反应室10被细化，因此能使得整个反应室10中所进行的生化反应更为均勻充分。 请再参阅图6，为了加强滤膜2与芯轴3外筒301的紧贴关系，可以进一步采用橡 皮圈之类的截面较小的结扎件402对靠近两个端壁11，12的位置进行结扎，当然，此处的结 扎件的形状可以灵活设计为较大面积的形状如401所示。此外，为了便于从反应室10中取样和加样，在筒体1柱壁13处任意位置处分别设 置一取样口 14和一加样口 15，平时用塞件140，150分别紧盖，仅在需要时才揭开塞件140， 150加以使用。前述生物反应器的两个实施例中，均采用了网片筒28，但本实施例中，由于芯轴3 外筒301沿其纵长方向设置有多个通孔，实质上起到了相当于该网片筒28的作用，故本实 施例中，该网片筒28的设置是非必需的。由上述关于本实用新型生物反应器的再一实施例的描述可以看出，其与前两实施 例的区别主要在于反应室10多房分隔的结构，而在基本构造方面差别不大。同理，适用于 此一实施例的生物反应器的控制系统和方法，将在后述进一步揭示，以便进一步揭示本实 施例的效果。前面揭示了本实用新型的生物反应器的三种具体实施方式
，继而揭示本实用新型 的生物反应器控制系统的其它构件。结合图8至图11，本实用新型的电机56主要用于驱动所述生物反应器50绕其轴 线进行旋转，由于芯轴3的轴线与生物反应器50的筒件1的轴线基本重合，实质上绕芯轴 3的轴线转动芯轴3即可转动整个筒件1，从而实现整个生物反应器50的转动。转动方向 可以是单向也可以是双向，电机56的转动方向并不影响本实用新型的实施。本实用新型的储料瓶51，用于盛装溶合了养分的培养基。在生物反应器控制系统中，储料瓶51通过管路与生物反应器50的外侧入口 310 和外侧出口 320分别连通以形成循环回路，故需在该循环回路中利用一动力泵54驱动储料 瓶51的第二流体在该回路中的循环，为了使储料瓶51中培养基携带足量氧气，还需结合至 少一个氧合器52，53将自然空气或氧气提供源(未图示)中的氧气成分溶合于该回路的第 二流体中，此外，结合不同实施例的需要，还需在必要是为该回路配备流向控制器55。本实用新型的流向控制器55通过结合多个三通阀(未图示)组成，其具有两个输 入端和两个输出端，通过采用电子或手动的形式，可以使流向控制器55内的两个输入端与 两个输出端实现流向的切换，这种切换是通过合理导向不同三通阀的连接关系实现的。请结合图13，所述流向控制器55包括两个定向端电控三通阀71，72和两个换向 端电控三通阀73，74，每个三通阀均具有两个顺水口 701，702和一个垂直口 703，第一定向端电控三通阀71的两个顺水口 701，702分别与两个换向端电控三通阀73，74的各一个顺水口连通，第一定向端电控三通阀71的垂直口 703可与动力泵54直接连通，第二定向端电 控三通阀72的两个顺水口也分别与两个换向端电控三通阀73，74的各一个顺水口连通，第 二定向端电控三通阀72的垂直口可直接与储料瓶51连通，第一换向端与第二换向端的电 控三通阀73，74的垂直口与生物反应器50之间的连接，由于可通过流向控制器55对电控 三通阀的控制而不断切换，故不需严格指定。实质上，由于流向控制器55的实现，生物反应 器50与流向控制器55各端在物理上的连通关系已经变得不再严格，而是依赖于流向控制 器的自行切换。由该循环回路形成的生物反应器控制系统，主要在生物反应器50用于细胞培养 的阶段使用，而在利用生物反应器50用于治疗的阶段，第二流体由人体提供，其循环由心 脏舒张期和收缩期的变化促成，故而不必设置该流体控制器55和动力泵54。因此，在下述 的关于本实用新型生物反应器控制系统和方法的阐述中，主要是结合细胞培养的情况做说 明。结合本实用新型前述生物反应器的第一实施例，本实用新型的一种控制系统使用 该实施例中的该种生物反应器50，以如下结构和方式实现其首先在储料瓶51中盛装溶合 了养分的培养基溶液作为第二流体，在生物反应器50中盛装包含了待培养细胞的培养基 溶液作为第一流体，以如图8至11所示的结构，通过两条引自储料瓶51的管路，管路之一 先与至少一个氧合器52，53连通以在此处进行氧气合成，再由氧合器52，53与动力泵54相 连通以在此处施加促进第二流体进行循环的动力，继而，由动力泵54与流向控制器55的第 一定向端电控三通阀71的垂直口完成该管路之一的连通，并且，流向控制器55的第二定向 端电控三通阀72的垂直口直接与管路之二相连通，再将流向控制器55两换向端电控三通 阀73，74分别与生物反应器50的外侧入口 310和外侧出口 320相连接，即可完成整个控制 系统的物理连接。流向控制器55中预设自动切换流向的参数后，循环回路流向便能自动定 时被切换，不需人工干预便可等时间间隔地进行切换。由此可见，对于第一实施例的生物反 应器50而言，其出口通路32和入口通路31是相对的，两者彼此可互换，视流向控制器55 所决定的流向而定。工作时，以图10所示的一个方向为例，在动力泵54的驱动下，携带了养分的培养 基从储料瓶51出发，经管路之一到达氧合器52，53与氧气相溶，随后自氧合器52，53出来 的溶合了养分和氧气的培养基经过动力泵54进入流向控制器55，流向控制器55将来自动 力泵54的第二流体导通至生物反应器左侧的入口通路31的外侧入口 310中，第二流体继 而进入反应室10与第一流体进行生化反应，第一流体中的细胞吸收了第二流体中的养分 和氧气后，第二流体经图中右侧的出口通路32的外侧出口 320回流至流向控制器55，流向 控制器55继而将其导通至储料瓶51的另一管路，完成一个循环。其中，氧合器52，53与动 力泵54是实时参与工作的，而流向控制器55则根据用户设定定时进行流向切换，此三者的 工作相对循环回路而言是并行进行的。如图11所示，当流向控制器55自动切换内部流向后，经动力泵54进入的第二流 体会被导通至图中右侧的入口通路31的外侧入口 310中，最后会经图中左侧的出口通路32 的外侧出口 320进入流向控制器55，再由流向控制器55将参与反应后的第二流体导流至前 述另一管路回流到储料瓶51完成循环。[0095]由上述工作过程的介绍进一步揭示，在结合了前述第一种生物反应器的控制系统 的本实施例中，生物反应器50的出口通路32与入口通路31是可以互换的。至于生物反应 器50内部，由于结扎件400位于其芯轴3的纵长方向的中间部位处，故对反应室10内形成 的双向灌注所起到的效果是一致的，更优之处在于，双向灌注使得反应室10两侧不会如单 向灌注那样造成细胞密度不均，而会使得整个反应室10内两种流体的交换更为均勻。在本申请人所进行的酚红试验中，本实施例的控制系统比现有技术显示出更为均 勻的交换效果，但因酚红试验过程所形成的图片为彩色照片，不符合专利法关于附图的规 定而未提供图示，本领域内技术人员可以自行试验以验证此类根据本实用新型可预知的结果当然，如果使用单向控制的方式对本实施例的控制系统的生物反应器进行灌注也 是可行的，显然其均一性会相应降低。注意到图8中使用了两个氧合器52和53，其中之一 53为本实用新型的独立改进， 能更适用于本实用新型中。请参阅图12，氧合器53包括一筒体6，该筒体6具有筒墙60和两个端墙61，62，所 述两个端墙61，62均为设有内螺纹的盖体，筒墙60轴线方向两端外壁则形成了外螺纹，由 此，两个端墙61，62便可以分别螺锁在筒墙60的两端，形成紧密的连接。当然，如不考虑安 装、拆卸、维护上的便利，在未图示的实施例中，也可以将至少一个端墙61或62与筒墙60
一体成型。所述两个端墙61，62与筒墙60之间，在筒体6内部定义了一个合成腔63，该合成 腔63内设有由多条中空纤维并排群集制成的纤维组620，纤维组620中的每条中空纤维均 以其纵长方向平行于筒体6的轴线设置，故可以理解为纤维组620的纵长方向与筒体6的 轴向相平行。中空纤维与中空纤维之间存有间隙。纤维组620的轴线方向的两侧与该筒体 6的合成腔63的腔壁以粘胶粘固密封，在纤维组620两处粘固部位64处，各中空纤维之间 也被粘固以求纤维组620外部在该处的整体密封，两处粘固部位64之间的纤维与纤维间间 隙由便构成了一个属于该合成腔63 —部分的液流室632，而各中空纤维的中空内腔便共同 构成属于该合成腔63另一部分的气流室631。众所周知地，中空纤维呈管状，纤维管壁相对 气体而言具有穿透性，而相对液体而言则具有密封性，故气体可在各纤维的中空内腔通过 的同时，一部分气体能穿透纤维管壁，而液体则不能穿透纤维管壁进入其中空内腔。由纤维组620与筒体6共同构成的气流室631和液流室632具有互不重叠却又相 互错开的结构特征。在筒体6的横截面视角中，液流室632基本上包围气流室631设置，或 视之为包围多个更细小的支气流室设置。如前所述，气流室631用于通过氧气，液流室632用于通过培养基流体(第二流 体)。气流室631与液流室632之间因为纤维组620的半通透作用而使得流体只能在液流 室632内流通而不能穿过中空纤维管壁进入气流室631，而气流室631的氧气却可以穿透中 空纤维管壁进入液流室632与培养基流体相溶合。因此，在液流室632中，气体与流体进行 了生化反应，且因筒体6本身气密性好，气体不会泄漏到筒体6外部。为了给气流室631提供氧气，所述的一个端墙61设有进气口 616，另一个端墙12 设有出气口 626，进气口 616与出气口 626均与该气流室631相连通，但在端墙61与纤维 组620的相应端部之间，以及端墙62与纤维组620的相应端部之间，还形成有一缓冲隙，该缓冲隙供气体进入其中后再行行进。因进气口 616与出气口 626以筒体6的纵长跨度为距 离，故氧气进入气流室631后有充分的运动量程流出该气流室631，又因各中空纤维之间存 有间隙，等效于增大了气流室631与液流室632的接触面积，在此期间氧气有足够的时间和 接触面积穿过纤维组620与液流室632中的流体更充分相溶合。为了给液流室632提供培养基流体，结合液流室632基本包围气流室631的结构 特点，在筒墙60的外壁任意两处相距位置处分别设置一个进液口 606和一个出液口 608，进 液口 606和出液口 608均与液流室632相连通，通过进液口 606进入的流体便可以进入液 流室632与氧气相溶后，再经出液口 608流出。进液口 606和出液口 608的设计使其各自呈现一直线通路，从进液口 606进入并 从出液口 608流出的流体，一般是靠动力泵(未图示)驱动的，因此，难以控制的流速会对 培养基中的养分和软质的纤维组620带来一定的影响，特别是在流速较高时，相对纤维组 620，沿直线通路进入流体的冲量较大，会造成纤维组620变形或破坏，为了避免此种情况， 在进液口 606和出液口 608中，设置一起缓冲作用的缓冲板69，以将进液口 606和出液口 608的直线通路改为非直线通路，流体在冲击该缓冲板69后，改为沿缓冲板69周边进入液 流室632，此时进入 液流室632的流体的冲击力便大大缓解，有效地对纤维组620实施了保 护。为了便于生产，所述的缓冲板69被设置在进液口 606和出液口 608与筒墙60交 汇处，且环绕筒墙60的圆周形成环状，进一步的，还可以适当改变筒墙60与环状缓冲板69 之间的空间以扩大流体通过量。本领域内技术人员可以预见，所述的气流室631与液流室632可以互换，因此，应 视其为不超脱本实用新型的精神和范围。改进后的氧合器53，由氧气提供源向气流室631独立供氧，且氧气与液流室632中 第二流体的溶合在完全封闭的环境中进行，故不会造成氧气泄漏的情况，可以对供氧量进 行有效的控制，保证第二流体所含氧气的量，从而保障反应室10内的细胞的养分和氧气供应。适用于本实用新型的第二实施例的生物反应器的控制系统，其可以参照前一实施 例的控制系统，除其流向控制器55外，其余组成部件均相同。需要注意的是，本实施例的控 制系统中，生物反应器50的出口通路32所在位置和入口通路31所在位置是固定的，如图 2所示，生物反应器50的入口通路31在右侧设置，出口通路32在左侧设置，这种位置关系 是不变的，故动力泵54需要与图2所示右侧的入口通路31的外侧入口 310相连通，而生物 反应器50的出口通路32的外侧出口 320则直接与储料瓶51相连通。其原因在于在反应 室10内部，结扎件400靠近内侧入口 313设置，第二流体只有从此处内侧入口 313进入反 应室10方能产生辐射式流向的效果。如果互换出口通路32和入口通路31的位置，也即互 换流向，则会造成从左侧进入的第二流体在流至右侧的结扎件400时动力不足，无法有效 翻越结扎件400流出，显然这种方式是与本实用新型的初衰相悖的。当然，也可以保留流向 控制器55，但必须采用如图11所示的流向，以保证图中生物反应器的右侧为入口通路31， 左侧为出口通路32，以与图2的结构相适应。同理，适用于本实用新型的第三实施例的生物反应器的控制系统也优选为单向 的，结合图6所示，将入口通路31设置在图中右侧，出口通路32设置在图中左侧，则需保持如图11的连接方式，其中的流向控制器55同理可以省略，只要动力泵54能确保流向正确 即可。在上述各种控制系统和方法的结合中，本申请人均已进行酚红试验，均得到较优 的效果。综上所述，本实用新型的生物反应器及其控制系统和方法，尤其适于生物人工肝 应用场合，综合解决了现有的生物反应器存在的灌注不均、死腔、堵塞及交换率低等问题， 转而提供多种由不同生物反应器构成的控制系统，为生化反应领域提供了更佳的辅助仪
ο以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因 此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域 的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换；而一切不脱离 本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围 当中。
权利要求一种生物反应器，包括筒体、芯轴及滤膜，筒体具有两端壁和与该两端壁连成一体的柱壁，两端壁与柱壁共同定义一反应室以提供给溶合了第一物质的第一流体和溶合了第二物质的第二流体进行反应，芯轴横贯筒体的两端壁设置，芯轴两端分别形成供第二流体进入该反应室的入口通路和供第二流体自反应室流出的出口通路，该滤膜包覆该芯轴，以阻止第一物质、允许第二物质通过，滤膜与芯轴之间形成有缝隙，其特征在于，所述滤膜至少一处被结扎件所结扎以将所述缝隙分开为互不连通的多个隙区以阻止第二流体进入入口通路后直接经该缝隙到达出口通路流出。
2.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于该结扎件呈圆环状，直接将滤膜与 芯轴相箍紧。
3.根据权利要求2所述的生物反应器，其特征在于该结扎件位于芯轴中央设置。
4.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于该结扎件呈带轴孔的圆饼状，套设 在滤膜外周以使滤膜与芯轴相箍紧。
5.根据权利要求4所述的生物反应器，其特征在于该结扎件靠近所述入口通路处设置。
6.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于存在两个或两个以上的所述结扎 件，设置于滤膜多处，以将所述缝隙相应分隔为三个或三个以上的隙区，所述出口通路连通 其相应侧的至少一个隙区以使反应室内的第二流体经该隙区流出，所述出口通路分别连通 其余至少一个隙区以使第二流体经该些隙区进入反应室。
7.根据权利要求6所述的生物反应器，其特征在于所述两个或两个以上的结扎件彼 此之间间距相等。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的生物反应器，其特征在于对应于所述出口 通路的一个隙区，在该隙区所对应的滤膜与芯轴之间，套设有网片筒，网片筒上设置有若干 网孔。
9.根据权利要求1至7中任意一项所述的生物反应器，其特征在于所述筒体设有取 样口和加样口。
10.一种生物反应器控制系统，其特征在于，其包括如权利要求1、2、4、6、8、9中任意一项所述的生物反应器；用于储存溶合了第二物质的第二流体的储料瓶；用于维持储料瓶中的第二流体通过该生物反应器的反应室并回到储料瓶以构成循环 回路的动力泵；用于驱动所述生物反应器绕其芯轴旋转的电机。
11.根据权利要求10所述的生物反应器控制系统，其特征在于，该控制系统还包括用 于切换所述循环回路流向的流向控制器。
12.根据权利要求10或11所述的生物反应器控制系统，其特征在于，该控制系统还包 括氧合器，用于将氧气提供源所提供的氧气与所述循环回路中的第二流体相合成。
13.根据权利要求12所述的生物反应器控制系统，其特征在于，该氧合器包括一筒体， 筒体具有筒墙和两个端墙及由它们所定义的合成腔，合成腔内设有由多条中空纤维并排组 成的纤维组，该纤维组的纵长方向的两侧与合成腔粘固以在两处粘固部位间形成供第二流 体通过的液流室，各中空纤维的中空内腔共同形成供氧气通过的气流室，筒体上设有连通该气流室的进气口和出气口，且设有连通该液流室的进液口和出液口。
14.根据权利要求13所述的生物反应器控制系统，其特征在于，所述进液口和出液口 处的截面设有缓冲板以使第二流体呈现以非直线通路进入液流室。
专利摘要本实用新型公开一种生物反应器及其控制系统，其主要改进在于其中的生物反应器，其包括筒体、芯轴及滤膜，筒体具有两端壁和与该两端壁连成一体的柱壁，两端壁与柱壁共同定义一反应室以提供给溶合了第一物质的第一流体和溶合了第二物质的第二流体进行反应，芯轴横贯筒体的两端壁设置，芯轴两端分别形成供第二流体进入该反应室的入口通路和供第二流体自反应室流出的出口通路，该滤膜包覆该芯轴，以阻止第一物质、允许第二物质通过，滤膜与芯轴之间形成有缝隙，所述滤膜至少一处被结扎件所结扎。本实用新型综合解决了现有的生物反应器存在的灌注不均、死腔、堵塞及交换率低等问题。
文档编号C12M3/06GK201751418SQ2010201485
公开日2011年2月23日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者周焕城, 徐小平, 汪艳, 潘明新, 高毅 申请人:南方医科大学珠江医院