一种种子细胞制备扩增的WAVE生物反应器的制作方法

本发明涉及生物反应器，具体为一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器。

背景技术：

1、波浪式生物反应器灌注培养方法制备种子细胞，种子细胞的扩增倍数可以达到1∶50-1∶100倍，与传统不锈钢罐种子细胞扩增倍数1∶2-1∶10相比，可以显著减少2-3级种子罐，种子细胞的扩增时间减少7-9d，极大的提高生产效率。

2、波浪式生物反应器采用无菌塑料袋替代传统的不锈钢发酵罐的罐体，即开即用，无需清洗、灭菌及验证等工作，同时能够温和有效的摇动减小细胞沉降并提供了很高的传氧系数和极低的剪切力，非常适合悬浮细胞和微载体贴壁细胞的高密度培养。

3、目前，现有的波浪式生物反应器其摇摆方式通过承重盘下侧的气囊的不断的膨胀和缩小实现左右的摇摆动作，培养液在无菌塑料袋内的摇摆主要体现在其表面的波浪摇摆，而无菌塑料袋底部培养液的摇摆运动较小，培养液底部的液体流动小于其表面的液体流动，在实际的操作中，细胞的沉降依然会存在，于是，发明人提供了一种由无菌塑料袋底部，即培养下层进行波浪摇摆的方法来带动其底部和表面同时进行摇摆的方法来最大程度的克制细胞沉降的发生，在保证温和摇动的前提下进一步增进了细胞扩增的效果。

4、因此，针对上述问题提出一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器，以解决上述背景技术中提出的现有的波浪式生物反应器其摇摆方式通过承重盘下侧的气囊的不断的膨胀和缩小实现左右的摇摆动作，培养液在无菌塑料袋内的摇摆主要体现在其表面的波浪摇摆，而无菌塑料袋底部培养液的摇摆运动较小，培养液底部的液体流动小于其表面的液体流动，在实际的操作中，细胞的沉降依然会存在，于是，发明人提供了一种由无菌塑料袋底部，即培养下层进行波浪摇摆的方法来带动其底部和表面同时进行摇摆的方法来最大程度的克制细胞沉降的发生，在保证温和摇动的前提下进一步增进了细胞扩增效果的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器，包括循环组件、摇摆组件和无菌袋组件，所述循环组件包括带有控制面板的循环器，所述循环器上设置有补液管、过滤管和通气管；

3、本发明中，循环器上的补液管通过循环器内的储液室和蠕动泵实现培养液的添加，过滤管通过循环器上的蠕动泵实现培养液的过滤抽吸，将代谢过的细胞培养上清液泵出细胞培养袋，设置的通气管通过循环器内风机实现加压通气，从而维持wave生物反应器的基本需要；

4、所述摇摆组件包括底板，所述底板的顶端设置有承重板，所述承重板的底端固定连接有转板，所述转板的底端与底板转动连接，所述承重板的顶端与无菌袋相贴合，所述无菌袋的内侧与补液管、过滤管和通气管相连通；

5、所述承重板的内侧开设有滑槽，所述滑槽的内侧滑动连接有移动板，所述移动板的顶端通过转轴转动连接有滚筒，所述滚筒的外侧与无菌袋的底端滑动连接，通过所述滚筒的左右运动实现无菌袋底部和表面的左右摇晃。

6、在上述设置下，本发明通过一种较新的方式来驱动承重板进行摇摆，且在摇摆的过程中，无菌袋内培养液的表面和底部均会存在液体的摇摆涌动，能够进一步的防止细胞沉降的发生，在保证温和摇动的前提下进一步增进了细胞扩增的效果，本发明在承重板的顶端内侧滑动设置有滚筒，滚筒在承重板表面上的移动一方面会使无菌袋的底部出现波浪状的涌动，另一方面还会带来承重板重心的重新分配，从而使得承重板出现左右的摇晃，实现培养液表面的波浪涌动；

7、因为滚筒的移动同时产生了培养液表面和底部的涌动，且这两个位置的液体涌动存在同步性和一致性，在上下两种涌浪的共同作用下，能够进一步增加混摇的效果。

8、作为本发明一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器优选的，所述无菌袋组件包括无菌袋，所述无菌袋的两侧固定连接有连边，所述承重板的左右两侧均螺旋连接有第二螺杆，所述第二螺杆的底端转动连接有压板，通过转动所述第二螺杆实现压板对连边的压紧。

9、在上述设置下，本发明在使用时需要将无菌袋固定在承重板上，本发明在无菌袋的两侧设置有连边，转动第二螺杆，连边在被压板压住后，能够实现对无菌袋的固定；

10、作为本发明一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器优选的，所述滚筒上设置有凸块，所述移动板和滚筒的数量不止一个。

11、在上述设置下，本发明在滚筒上设置有凸块，凸块的存在使得滚筒在转动移动的过程中，能够增加其上侧液体的紊流，进一步起到防止沉降和增加混合效果的作用；

12、作为本发明一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器优选的，所述承重板的一侧固定连接有第一螺杆，所述第一螺杆的外侧螺旋连接有配重块，通过改变配重块的位置实现承重板的初始平衡，所述承重板的一侧固定连接有电机，所述电机的主轴末端固定连接有丝杆，所述丝杆转动设置在承重板的内侧，所述丝杆的外侧与移动板的内侧螺旋连接。

13、在上述设置下，本发明在无菌袋的初始安装过程中，可以通过设置的配重块实现承重板左右的平衡，配重块的旋转可以改变其在水平方向上的位置，通过改变其在水平方向上的位置实现承重板在初始安装过程中左右的平衡；

14、作为本发明一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器优选的，所述底板的顶端左右两侧均固定连接有母杆，所述母杆的内侧滑动连接有子杆，所述子杆与母杆之间设置有第一弹簧，所述子杆的顶端转动连接有转轮。

15、在上述设置下，设置的子杆与母杆和其内侧的第一弹簧用于起到限位和缓冲的作用，用于防止承重板重力倾斜后，速度过大造成内部培养液的震荡较大；

16、作为本发明一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器优选的，所述底板的底端内侧固定连接有电动推杆，所述电动推杆的顶端固定连接有限位杆，所述限位杆的顶端外侧滑动连接有顶块，所述顶块的顶端与转板的底端滑动连接，所述顶块的底端与电动推杆的顶端活动端之间设置有第二弹簧。

17、在上述设置下，设置的顶块能够向上或向下运动来增加或减少转板转动时的阻尼力，从而起到改变承重板摇摆速度和摇摆角度的作用，当电动推杆活动端向上运动，第二弹簧被压缩后，顶块与转板之间的阻尼力增加，能够相对应的减少承重板摇摆速度和摇摆角度，当电动推杆活动端向下运动，第二弹簧被释放后，顶块与转板之间的阻尼力减小，能够相对应的增加承重板摇摆速度和摇摆角度；

18、作为本发明一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器优选的，该生物反应器还包括通气组件，所述通气组件包括排气管，所述排气管设置在无菌袋上并与其内侧相连通，所述排气管的内侧开设有排气通道，所述排气通道的内侧固定连接有连接杆，所述排气通道的截面呈阶梯状设置，所述排气通道的内侧滑动设置有堵球，所述堵球与连接杆之间设置有拉簧，通过所述拉簧的牵引使无菌袋的内部保持一定压力。

19、在上述设置下，本发明还设置有通气组件用于增加无菌袋内的通气环境，通气组件包括排气管，排气管在无菌袋内的压力达到一定的阀值之后，会实现向外的通气，这种设置可以保证无菌袋内部的膨胀状态，为其内部空气的流动提供足够的空间，排气管的内侧设置有排气通道，当无菌袋内的压力克服拉簧的拉力之后，堵球会被无菌袋内的内部压力打开，从而实现通气排气的作用；

20、作为本发明一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器优选的，所述通气组件还包括支架、支撑杆和连接球，所述支架和支撑杆均设置在承重板的左右两侧，所述支撑杆的顶端内侧滑动设置有连通管，所述连通管的内侧与通气管相连通，所述连接球固定设置在无菌袋的上侧，所述连接球的内侧转动设置有内球，所述内球处的内侧连通有外管，所述外管与无菌袋的内侧相连通，所述连通管的内侧转动连接有转球，所述转球的顶端设置有开口并与连通管的内侧相连通，所述转球的底端连通有内管，所述内管的外侧与外管的内侧滑动连接。

21、在前置无菌袋的安装操作时，需要将内管插入到外管的内侧，在上述设置下，本发明能够在无菌袋和其内部的培养液倾斜时，使外管的出口端朝向培养液的上侧倾斜水面，并始终保持在接近垂直的状态，增大水与气的交换效果，从而起到增加通气效果的作用；

22、本发明的通气方式为，气体由通气管依次进入到连通管、转球、内管和外管的内侧实现进入，由排气管实现排出；

23、本发明中，当无菌袋跟随承重板倾斜时，相应的会使其倾斜相反一侧的拉绳受力，在相反一侧的拉绳受力，设置的连通管会相应的向倾斜相反一侧滑动，连通管的滑动会带动内管和外管向承重板倾斜一侧进行转动，从而实现上述功能；设置的支撑杆起到支撑连通管的作用；

24、作为本发明一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器优选的，所述支架的一侧固定连接有滑轮，所述支架的顶端固定连接有连接块，所述底板的底端左右两侧均固定连接有拉绳，所述拉绳的外侧与滑轮的外侧滑动连接，所述拉绳的另一端穿过连接块的内侧与连通管的一端固定连接，当所述承重板向一侧倾斜时，所述外管的底端出气口能够相应的向该侧倾斜使风向与培养液表面的夹角趋近于垂直。

25、作为本发明一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器优选的，该生物反应器还包括称重组件，所述称重组件包括设置在排气管出口端的气体流量传感器，所述无菌袋上还设置有液体密度传感器。

26、在上述设置下，本发明还提供了一种新的称重计算方法，来避免细胞扩增摇床工作过程中摆动引起的重量偏差，因为无菌袋内的压力恒定，其通过气体流量传感器计算出无菌袋内单位时间内气体流入和流出的体积差来获得培养液所占用的体积，气体流入体积由循环器内部的气体流量传感器获得，在通过液体密度传感器得到培养液的密度之后,通过密度公式m＝ρv计算出无菌袋内部培养液的改变重量，从而为培养液的补充提供数据。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

28、1、该一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器，本发明通过一种较新的方式来驱动承重板进行摇摆，且在摇摆的过程中，无菌袋内培养液的表面和底部均会存在液体的摇摆涌动，能够进一步的防止细胞沉降的发生，在保证温和摇动的前提下进一步增进了细胞扩增的效果，本发明在承重板的顶端内侧滑动设置有滚筒，滚筒在承重板表面上的移动一方面会使无菌袋的底部出现波浪状的涌动，另一方面还会带来承重板重心的重新分配，从而使得承重板出现左右的摇晃，实现培养液表面的波浪涌动，因为滚筒的移动同时产生了培养液表面和底部的涌动，且这两个位置的液体涌动存在同步性和一致性，在上下两种涌浪的共同作用下，能够进一步增加混摇的效果。

29、2、该一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器，本发明在滚筒上设置有凸块，凸块的存在使得滚筒在转动移动的过程中，能够增加其上侧液体的紊流，进一步起到防止沉降和增加混合效果的作用。

30、3、该一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器，本发明还设置有通气组件用于增加无菌袋内的通气环境，通气组件包括排气管，排气管在无菌袋内的压力达到一定的阀值之后，会实现向外的通气，这种设置可以保证无菌袋内部的膨胀状态，为其内部空气的流动提供足够的空间，排气管的内侧设置有排气通道，当无菌袋内的压力克服拉簧的拉力之后，堵球会被无菌袋内的内部压力打开，从而实现通气排气的作用。

31、4、该一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器，本发明能够在无菌袋和其内部的培养液倾斜时，使外管的出口端朝向培养液的上侧倾斜水面，并始终保持在接近垂直的状态，增大水与气的交换效果，从而起到增加通气效果的作用；本发明的通气方式为，气体由通气管依次进入到连通管、转球、内管和外管的内侧实现进入，由排气管实现排出；本发明中，当无菌袋跟随承重板倾斜时，相应的会使其倾斜相反一侧的拉绳受力，在相反一侧的拉绳受力，设置的连通管会相应的向倾斜相反一侧滑动，连通管的滑动会带动内管和外管向承重板倾斜一侧进行转动，从而实现上述功能；设置的支撑杆起到支撑连通管的作用。

32、5、该一种种子细胞制备扩增的wave生物反应器，本发明还提供了一种新的称重计算方法，因为无菌袋内的压力恒定，来避免细胞扩增摇床工作过程中摆动引起的重量偏差，其通过气体流量传感器计算出无菌袋内单位时间内气体流入和流出的体积差来获得培养液所占用的体积，气体流入体积由循环器内部的气体流量传感器获得，在通过液体密度传感器得到培养液的密度之后,通过密度公式m＝ρv计算出无菌袋内部培养液的改变重量，从而为培养液的补充提供数据。