CH642565A5

CH642565A5 - DEVICE FOR AGITATING FLUID MEDIA.

Info

Publication number: CH642565A5
Application number: CH542881A
Authority: CH
Inventors: Michel Thoinet
Original assignee: Merieux Inst
Priority date: 1980-08-27
Filing date: 1981-08-24
Publication date: 1984-04-30
Also published as: NL190317C; DE3132263A1; DE3132263C2; NL8103971A; FR2489171A1; NL190317B; FR2489171B1

Description

La présente invention a pour objet un dispositif d'agitation de milieux fluides, notamment de milieux de culture cellulaire, et son utilisation. The present invention relates to a device for agitating fluid media, in particular cell culture media, and its use.

20 On sait que la réalisation de cultures cellulaires a trouvé des applications remarquables, notamment dans le domaine de la bactériologie, de la sérologie et surtout de la virologie. It is known that the production of cell cultures has found remarkable applications, in particular in the field of bacteriology, serology and especially virology.

Un mode d'exécution des cultures cellulaires consiste à introduire et à faire se reproduire des cellules dans un milieu aqueux con-25 tenant des particules-supports appelées microporteurs qui sont des petites sphères d'une taille inférieure à 1 mm sur lesquelles se développent les cellules. One embodiment of cell cultures consists in introducing and reproducing cells in an aqueous medium containing support particles called microcarriers which are small spheres of size less than 1 mm on which the cells develop. cells.

Des éléments indispensables à la vie cellulaire sont apportés sous forme gazeuse (oxygène, etc.) et liquide (solution d'acides aminés, 30 etc.). Elements essential to cell life are provided in gaseous (oxygen, etc.) and liquid (amino acid solution, etc.) forms.

Pour répartir les éléments nutritifs, une agitation est nécessaire. To distribute the nutrients, agitation is necessary.

D'autre part, les microporteurs ont tendance à se rassembler en une couche, selon leur densité, à la surface ou au fond des récipients, sous l'effet des forces de pesanteur. On the other hand, microcarriers tend to collect in a layer, depending on their density, on the surface or at the bottom of the containers, under the effect of gravity forces.

35 Les cellules qui se fixent sur les microporteurs, par le jeu de forces de contact mal élucidées mais très faibles en début de culture, sont alors très sensibles aux forces de cisaillement engendrées par l'agitation du milieu, lesdites forces de cisaillement ayant tendance à léser les cellules ou à les détacher des microporteurs. 40 II convenait donc de chercher à réaliser des dispositifs d'agitation permettant d'obtenir une répartition homogène des microporteurs dans le milieu de culture, ainsi qu'un bon renouvellement du liquide en chaque point de façon à faciliter l'apport des éléments vitaux. 35 The cells which are fixed on the microcarriers, by the play of poorly understood but very weak contact forces at the start of culture, are then very sensitive to the shear forces generated by the agitation of the medium, said shear forces tending to damage cells or detach them from microcarriers. 40 It was therefore appropriate to seek to produce stirring devices making it possible to obtain a homogeneous distribution of the microcarriers in the culture medium, as well as a good renewal of the liquid at each point so as to facilitate the supply of the vital elements.

Il convenait en outre de chercher à obtenir un dispositif d'agita-45 tion permettant d'éviter le décollement cellulaire en début de culture. It was also advisable to seek to obtain an agitation device 45 making it possible to avoid cell detachment at the start of culture.

Les dispositifs d'agitation utilisés jusqu'à présent étaient constitués d'un disque horizontal portant 2 à 10 petites pales carrées verticales soudées à sa périphérie. Un tel dispositif ne permettait pas d'éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus. The stirring devices used until now consisted of a horizontal disc carrying 2 to 10 small vertical square blades welded at its periphery. Such a device did not make it possible to avoid the drawbacks mentioned above.

so La présente invention a pour objet un dispositif d'agitation qui permet de remédier à ces inconvénients. The object of the present invention is a stirring device which makes it possible to remedy these drawbacks.

L'invention a pour objet un dispositif d'agitation comportant des moyens permettant le couplage avec un organe moteur permettant d'entraîner le dispositif en rotation, caractérisé par le fait qu'il 55 comprend au moins une aile de forme sensiblement triangulaire dont un côté est recourbé pour former un aileron incliné, et que la largeur de l'aileron est constante ou décroissante à mesure que l'on s'éloigne de l'axe de rotation. The subject of the invention is a stirring device comprising means allowing coupling with a motor member making it possible to drive the device in rotation, characterized in that it comprises at least one wing of substantially triangular shape, one side of which is curved to form an inclined fin, and the width of the fin is constant or decreasing as one moves away from the axis of rotation.

De préférence, l'aile ainsi que l'aileron sont de forme sensible-m ment plane, la ligne de raccordement constituant le côté commun à l'aile et à l'aileron étant une droite (qui constitue l'un des côtés du triangle de l'aile) faisant généralement un angle voisin de 90° avec l'axe de rotation, le plan de l'aileron étant incliné de 10 à 45° par rapport au plan de l'aile, ou plus généralement par rapport à l'axe 65 de rotation des ailerons inclinés vers l'avant par rapport au sens de rotation. Preferably, the wing as well as the fin are of substantially flat shape, the connection line constituting the side common to the wing and the fin being a straight line (which constitutes one of the sides of the triangle of the wing) generally making an angle close to 90 ° with the axis of rotation, the plane of the wing being inclined from 10 to 45 ° relative to the plane of the wing, or more generally relative to the axis 65 of rotation of the fins inclined forward with respect to the direction of rotation.

Cependant, les spécialistes comprendront que l'aile peut avoir une forme sensiblement triangulaire non plane, mais légèrement However, specialists will understand that the wing may have a substantially triangular, non-planar shape, but slightly

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courbe ou gauchie, avec courbure dans le sens de la rotation, lui conférant ainsi un pas à la manière d'une spirale, étant entendu que la projection ou la surface développée de l'aile reste de forme sensiblement triangulaire. Dans ce cas, l'aileron fait un angle de 0 à 30° par rapport au plan tangent au raccordement aile-aileron. curved or warped, with curvature in the direction of rotation, thus giving it a step in the manner of a spiral, it being understood that the projection or the developed surface of the wing remains of substantially triangular shape. In this case, the aileron makes an angle of 0 to 30 ° relative to the plane tangent to the wing-aileron connection.

Il convient également de noter que le plan moyen de l'aile peut être un plan contenant l'axe de rotation ou être lui-même légèrement incliné par rapport à un plan contenant l'axe de rotation (par exemple de 0,5 à 3° d'angle). It should also be noted that the mean plane of the wing may be a plane containing the axis of rotation or be itself slightly inclined relative to a plane containing the axis of rotation (for example from 0.5 to 3 ° angle).

Généralement, le rapport de la surface de l'aileron à la surface de l'aile varie de Zz à ]/io. Generally, the ratio of the area of the fin to the area of the wing varies from Zz to] / io.

Selon un mode de réalisation préféré, l'aile est disposée par rapport à l'axe de rotation de façon que sa largeur (mesurée parallèlement à l'axe de rotation) diminue à mesure que l'on s'éloigne de l'axe de rotation, au moins à partir d'une certaine distance de l'axe. According to a preferred embodiment, the wing is arranged relative to the axis of rotation so that its width (measured parallel to the axis of rotation) decreases as one moves away from the axis of rotation, at least from a certain distance from the axis.

Selon un mode de réalisation, le côté de l'aile qui est muni d'un aileron fait avec l'un des deux autres côtés, notamment avec le côté le plus voisin de l'axe de rotation, un angle pouvant varier par exemple de 70 à 100° en fonction notamment de la forme du récipient. Lorsque cet angle est voisin de 90°, l'aile a sensiblement la forme d'un triangle rectangle. According to one embodiment, the side of the wing which is provided with a fin made with one of the other two sides, in particular with the side closest to the axis of rotation, an angle which can vary for example from 70 to 100 ° depending in particular on the shape of the container. When this angle is close to 90 °, the wing has substantially the shape of a right triangle.

Selon un mode de réalisation particulier, le sommet de l'aile opposé audit côté recourbé comporte un prolongement rectangulaire situé dans le même plan que le triangle de l'aile, l'un des côtés du rectangle étant dans le prolongement de l'un des côtés non recourbés du triangle. Les dimensions de ce prolongement rectangulaire sont choisies de façon qu'il reste complètement immergé pendant l'utilisation. According to a particular embodiment, the top of the wing opposite said curved side has a rectangular extension situated in the same plane as the triangle of the wing, one of the sides of the rectangle being in the extension of one of the non-curved sides of the triangle. The dimensions of this rectangular extension are chosen so that it remains completely submerged during use.

Il convient de noter que, l'aile pouvant avoir une forme plane, on entend par côté non recourbé un côté non muni d'un aileron. It should be noted that, the wing being able to have a planar shape, one understands by side not curved a side not provided with a fin.

Les moyens permettant le couplage avec un organe moteur permettant d'entraîner le dispositif d'agitation en rotation sont généralement constitués soit par un axe lui-même entraînable par un organe moteur, soit par des moyens de passage pour un tel axe. The means allowing the coupling with a motor member making it possible to drive the stirring device in rotation are generally constituted either by an axis which can itself be driven by a motor member, or by passage means for such an axis.

Lorsque l'aile n'est pas inclinée par rapport à l'axe, celui-ci se trouve dans le prolongement d'un côté non recourbé de l'aile ou bien il est parallèle audit côté. Une disposition voisine peut être adoptée dans les autres cas. When the wing is not inclined with respect to the axis, the latter is located in the extension of an uncurved side of the wing or else it is parallel to said side. A similar provision can be adopted in other cases.

Lorsque l'aile a sensiblement la forme d'un triangle rectangle, le côté muni d'un aileron constitue l'un des côtés de l'angle droit dudit triangle rectangle, et l'axe (ou les moyens de passage de celui-ci) est dans le prolongement de l'autre côté de l'angle droit ou est parallèle audit autre côté. Evidemment, cette disposition n'est valable en toute rigueur que lorsque l'aile n'est pas inclinée par rapport à l'axe et est plane. Les spécialistes comprendront qu'une disposition voisine analogue sera adoptée dans les autres cas. When the wing has substantially the shape of a right triangle, the side provided with a fin constitutes one of the sides of the right angle of said right triangle, and the axis (or the means of passage thereof ) is in the extension of the other side of the right angle or is parallel to said other side. Obviously, this arrangement is strictly valid only when the wing is not inclined relative to the axis and is planar. Specialists will understand that a similar neighboring provision will be adopted in other cases.

Selon un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, celui-ci comprend au moins deux ailes munies d'un aileron, telles que décrites ci-dessus, jointes par un de leurs côtés non recourbés. De préférence, lesdites ailes sont espacées uniformément autour de leur côté commun. Bien entendu, dans ce cas, les moyens permettant le couplage avec un organe moteur sont disposés sur le côté commun, c'est-à-dire que les moyens pour le passage d'un axe se trouvent sur ce côté commun ou que le côté prolongé par un axe est le côté commun des ailes. According to a preferred embodiment of the device according to the invention, it comprises at least two wings provided with a fin, as described above, joined by one of their non-curved sides. Preferably, said wings are spaced uniformly around their common side. Of course, in this case, the means allowing the coupling with a motor member are arranged on the common side, that is to say that the means for the passage of an axis are on this common side or that the side extended by an axis is the common side of the wings.

Lorsque le dispositif comporte plusieurs ailes munies d'un aileron , lesdites ailes sont généralement espacées uniformément autour de leur côté commun. Il est en outre possible de donner un pas à l'ensemble, à la manière d'un filet de vis, les ailes étant décalées à écartements réguliers, le long de l'axe de rotation. When the device comprises several wings provided with a fin, said wings are generally spaced uniformly around their common side. It is also possible to give a pitch to the assembly, in the manner of a screw thread, the wings being offset at regular intervals, along the axis of rotation.

Lorsque le dispositif comporte un nombre pair d'ailes (par exemple 2 ou 4), celles-ci sont généralement disposées symétriquement deux à deux par rapport à leur côté commun. When the device comprises an even number of wings (for example 2 or 4), these are generally arranged symmetrically two by two with respect to their common side.

Le dispositif peut également comporter un nombre impair d'ailes (par exemple 3 ou 5), de préférence espacées régulièrement autour de leur côté commun. The device can also include an odd number of wings (for example 3 or 5), preferably regularly spaced around their common side.

Généralement, lorsque le dispositif comporte plusieurs ailes munies d'un aileron, celles-ci sont identiques. Generally, when the device comprises several wings provided with a fin, these are identical.

Le dispositif d'agitation de l'invention peut être réalisé en tout matériau compatible avec l'utilisation envisagée, c'est-à-dire, dans le cas des milieux de culture cellulaire, non attaqué par le milieu de culture et non toxique pour les cellules. Il est réalisé de préférence en métal, par exemple en acier inoxydable. The stirring device of the invention can be made of any material compatible with the intended use, that is to say, in the case of cell culture media, not attacked by the culture medium and non-toxic for cells. It is preferably made of metal, for example stainless steel.

L'invention a également pour objet une utilisation du dispositif d'agitation décrit ci-dessus, caractérisée par le fait que l'on immerge dans le milieu à agiter le dispositif couplé à un organe moteur capable d'entraîner l'aile en rotation autour d'un axe vertical, l'aile étant disposée de façon que le côté muni d'un aileron se trouve dans un plan sensiblement horizontal. The invention also relates to a use of the stirring device described above, characterized in that one immerses in the medium to stir the device coupled to a motor member capable of driving the wing in rotation around a vertical axis, the wing being arranged so that the side provided with a fin is in a substantially horizontal plane.

Lorsque les particules en suspension dans le milieu liquide à agiter ont une densité supérieure à celle du liquide, le côté muni de l'aileron peut être disposé au voisinage de la partie inférieure du récipient contenant le liquide à agiter, les deux autres côtés de l'aile étant situés au-dessus dudit côté muni d'un aileron. When the particles in suspension in the liquid medium to be agitated have a density greater than that of the liquid, the side provided with the fin can be arranged in the vicinity of the lower part of the container containing the liquid to be agitated, the two other sides of the wing being located above said side provided with a fin.

Lorsque les particules ont une densité inférieure à celle du milieu liquide, le côté muni d'un aileron sera au contraire disposé au voisinage de la surface supérieure du liquide, les deux autres côtés de l'aile étant situés en dessous dudit aileron. When the particles have a density lower than that of the liquid medium, the side provided with a fin will on the contrary be disposed in the vicinity of the upper surface of the liquid, the other two sides of the wing being located below said fin.

On actionne alors le moteur pour faire tourner le dispositif à la vitesse de rotation choisie. The motor is then activated to rotate the device at the chosen speed of rotation.

On va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier non limitatif, en faisant référence aux dessins annexés dans lesquels: We will now describe, by way of nonlimiting example, a particular nonlimiting embodiment, with reference to the appended drawings in which:

la fig. 1 représente une vue de face d'un dispositif d'agitation selon l'invention, et la fig. 2 représente une vue de profil dudit dispositif. fig. 1 shows a front view of a stirring device according to the invention, and FIG. 2 shows a profile view of said device.

Il s'agit d'un dispositif à deux ailes I et 2 symétriques par rapport à l'axe d'entraînement en rotation (non représenté). It is a device with two wings I and 2 symmetrical with respect to the rotational drive axis (not shown).

Le dispositif comporte un passage 3 pour ledit arbre. The device has a passage 3 for said shaft.

Les ailes 1 et 2 sont munies respectivement d'un aileron 4, 5, faisant un angle de 20° avec l'axe. The wings 1 and 2 are respectively provided with a fin 4, 5, making an angle of 20 ° with the axis.

Les ailes 1, 2 ont sensiblement la forme d'un triangle rectangle. The wings 1, 2 have substantially the shape of a right triangle.

Elles comportent, du côté du sommet opposé aux ailerons, un prolongement rectangulaire, 6, 7, situé dans le plan de l'aile, destiné à maintenir une légère agitation à leur niveau. They comprise, on the side of the apex opposite to the fins, a rectangular extension, 6, 7, located in the plane of the wing, intended to maintain slight agitation at their level.

Les dimensions de ce dispositif sont les suivantes : The dimensions of this device are as follows:

— largeur de la base .... 150 mm - base width .... 150 mm

— hauteur totale 130 mm environ, dont 45 mm pour les prolongements 6, 7, - total height approximately 130 mm, including 45 mm for extensions 6, 7,

— largeur des ailerons.... 22 mm - width of the fins .... 22 mm

Utilisé dans un récipient cylindrique de diamètre inférieur à 250 mm, rempli sur 175 mm de hauteur, en agitation ascendante, c'est-à-dire avec les ailerons placés en bas et une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre (en vue de dessus), ce dispositif a donné une agitation satisfaisante pour des milieux de culture cellulaire, avec une vitesse de rotation de 10 tr/min. Used in a cylindrical container of diameter less than 250 mm, filled over 175 mm in height, in upward agitation, that is to say with the fins placed at the bottom and a clockwise rotation (in seen from above), this device gave satisfactory agitation for cell culture media, with a rotation speed of 10 rpm.

Comme on le voit, les ailerons sont inclinés vers l'avant par rapport au sens de rotation. As can be seen, the fins are inclined forward relative to the direction of rotation.

Le dispositif d'agitation était réalisé en acier inoxydable poli. The stirring device was made of polished stainless steel.

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R R

1 feuille dessins 1 sheet of drawings

Claims

642,565 CLAIMS

1. Device for agitating fluid media, in particular cell culture media, comprising means allowing coupling with a motor member making it possible to drive the device in rotation, characterized in that it comprises at least one shaped wing substantially triangular, one side of which is curved to form an inclined fin, and the width of the fin is constant or decreasing as one moves away from the axis of rotation.

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regular spacings, along the axis of rotation, and being distributed regularly around said axis.

2. Device according to claim 1, characterized in that the fin is planar.

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the side provided with a fin made with one of the other two sides of the wing an angle of 70 to 100 °.

4. Device according to one of claims 2 or 3, characterized in that the plane of the fin is inclined from 10 to 45 ° relative to the axis of rotation.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the surface of the fin to the surface of the wing varies from Vz to Vio.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the side provided with a fin made with the side closest to the axis of rotation an angle of 70 to 100 °.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the wing has substantially the shape of a right triangle.

8. Device according to claim 7, characterized in that the bending line on the side provided with a fin constitutes one of the sides of the right angle of the right triangle.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the top of the wing opposite the curved side has a rectangular extension located in the same plane as the triangle of the wing, one of the sides of the rectangle being in the extension of one of the non-curved sides of the triangle.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that one of the non-curved sides is provided with means for the passage of an axis making it possible to drive said device in rotation, said axis being substantially in the extension on the non-curved side, or substantially parallel thereto.

11. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that one of the non-curved sides is extended by an axis.

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least two wings provided with a fin, joined by one of their non-curved sides.

13. Device according to claim 12, characterized in that the wings are spaced uniformly around their common side.

14. Device according to one of claims 12 or 13, characterized in that the wings, in even number, are arranged symmetrically two by two with respect to their common side.

15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the number of wings is equal to two or four.

16. Device according to one of claims 12 or 13, characterized in that the number of wings is equal to three or five.

17. Device according to one of claims 9,12 to 16, characterized in that the side of said rectangular extension is in the extension of the side common to the wings.

18. Device according to one of claims 12 to 17, characterized in that the wings provided with a fin are identical.

19. Device according to one of claims 10, 12 to 18, characterized in that the side provided with means for the passage of an axis is the side common to the wings.

20. Device according to one of claims 11 to 18, characterized in that said side extended by an axis is the common side of the wings.

21. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that it comprises several wings, the wings being offset, at

22. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the wing is arranged relative to the axis of rotation s so that its width decreases as one moves away from the axis, at least from a certain distance from the axis.

23. Use of the device according to one of the preceding claims, characterized in that the device coupled to a motor member capable of driving the wing in rotation about a vertical axis is immersed in the medium to be agitated. , the wing being arranged so that the side provided with a fin is in a substantially horizontal plane.