CN104195044A - 生物反应器离心提升搅拌器 - Google Patents

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Abstract

一种生物反应器离心提升搅拌器，包括管状的中心轴，中心轴的下部周边固定设置有一个消泡筒，中心轴下端向下延伸设置有一个通气管，中心轴的下方、通气管的外侧设置有一个提升管件，中心轴与提升管件之间设置有离心叶片组件，提升管件外侧设置有通气筒，通气筒的筒壁中包括有空气分布丝网，通气管的下端与通气筒内腔通过连接管连通，通气筒上部通过排气管与消泡筒连通。本发明在搅拌器中设置了离心叶片，提高了对培养液的提升能力，从而改善了微载体和片状载体细胞培养的混合能力，提高了培养液营养物质和氧的传递能力。当该搅拌器用于片状载体填充床反应器时，由于培养液中基本没有游离细胞，本发明成为有效的培养液提升混合装置。

Description

生物反应器离心提升搅拌器
技术领域:
本发明涉及生物学领域，尤其涉及细胞培养技术，特别是一种生物反应器离心提升搅拌器。
背景技术:
微载体细胞培养技术和片状载体细胞培养技术被广泛用于生物医药产品的研发和生产。随着载体密度的增加和生物反应器体积的放大，对搅拌器的性能要求更高。现有技术中，常用的细胞提升搅拌器（Cell-Lift Impeller）由三个离心管组成，由于液体的提升能力受到阻碍，不能满足载体密度增加和生物反应器体积放大的要求，培养营养物的传递混合效果不理想。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种生物反应器离心提升搅拌器，所述的这种生物反应器离心提升搅拌器要解决现有技术中细胞提升搅拌器不能满足载体密度增加和生物反应器体积放大的要求、培养营养物的传递混合效果不理想。
本发明的这种生物反应器离心提升搅拌器，包括一个中心轴，其中，所述的中心轴呈管状，中心轴的下部周边固定设置有一个消泡筒，所述的消泡筒与中心轴共轴，消泡筒内设置有消泡腔，消泡筒的筒壁中包括有消泡丝网，消泡腔通过所述的消泡丝网中的网孔与消泡筒的外侧连通，中心轴的下端向下延伸设置有一个通气管，所述的通气管与中心轴共轴，中心轴的下方设置有一个提升管件，所述的提升管件设置在通气管的外侧，提升管件与通气管共轴，中心轴的下端与提升管件的上端之间设置有一个离心叶片组件，所述的离心叶片组件包括一个上圆盘和一个下圆环，所述的上圆盘和所述的下圆环平行设置，上圆盘和下圆环均与中心轴共轴，上圆盘和下圆环之间设置有3个以上数目的离心叶片，所述的离心叶片沿下圆环的圆周均匀分布，任意一个离心叶片均设置在下圆环的内圆与下圆环的外圆之间，任意一个离心叶片的上缘和下缘均分别与上圆盘和下圆环固定连接，通气管穿过上圆盘的中心和下圆环的中心，上圆盘与中心轴的下端固定连接，下圆环与提升管件的上端固定连接，提升管件的外侧固定设置有一个通气筒，所述的通气筒与提升管件共轴，通气筒与提升管件之间设置有通气腔，通气筒的筒壁中包括有空气分布丝网，通气腔的下部设置有一个环形进气管，所述的环形进气管包围在提升管件外，通气管的下端出口与环形进气管之间通过一个连接管件连通，通气腔的上部通过一个以上数目的排气管与消泡腔连通。
进一步的，通气管的下端出口与环形进气管之间连接有一个单向阀门，所述的单向阀门的允许流向是由通气管的下端出口向环形进气管。
进一步的，离心叶片的数目为6至12个。
本发明的工作原理是：将中心轴固定在生物反应器中，生物反应器内培养液的液面位于离心叶片组件的上方。外力驱动中心轴转动，中心轴带动整个离心提升搅拌器转动。在离心力作用下，培养液通过提升导管内腔自下而上流动，通过离心叶片被抛出离心叶片组件，使培养液不断在生物反应器内循环混合。空气从中心轴上端的开口进入，经过通气管后在环状进气管排出，与通气腔中的液体进行气液交换。液体不断从通气腔的底部进入，微载体则被空气分布丝网挡在通气腔外，交换后的液体不断从通气腔上部排出，交换后的其他物质则通过排气管进入消泡腔后排出。
本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明在搅拌器中设置了离心叶片，提高了对培养液的提升能力，从而改善了微载体和片状载体细胞培养的混合能力，提高了培养液营养物质和氧的传递能力。当该搅拌器用于片状载体填充床反应器时，由于培养液中基本没有游离细胞，本发明成为有效的培养液提升混合装置。
附图说明： 
   图1是本发明的生物反应器离心提升搅拌器的结构示意图。
图2是图1中A-A方向的径向截面结构示意图。
具体实施方式：
实施例1:
如图1和图2 所示，本发明的生物反应器离心提升搅拌器，包括一个中心轴13，其中，中心轴13呈管状，中心轴13的下部周边固定设置有一个消泡筒11，消泡筒11与中心轴13共轴，消泡筒11内设置有消泡腔10，消泡筒11的筒壁中包括有消泡丝网12，消泡腔10通过消泡丝网12中的网孔与消泡筒11的外侧连通，中心轴13的下端向下延伸设置有一个通气管6，通气管6与中心轴13共轴，中心轴13的下方设置有一个提升管件2，提升管件2设置在通气管6的外侧，提升管件2与通气管6共轴，中心轴13的下端与提升管件2的上端之间设置有一个离心叶片组件1，离心叶片组件1包括一个上圆盘和一个下圆环，上圆盘和下圆环平行设置，上圆盘和下圆环均与中心轴13共轴，上圆盘和下圆环之间设置有3个以上数目的离心叶片8，离心叶片8沿下圆环的圆周均匀分布，任意一个离心叶片8均设置在下圆环的内圆与下圆环的外圆之间，任意一个离心叶片8的上缘和下缘均分别与上圆盘和下圆环固定连接，通气管6穿过上圆盘的中心和下圆环的中心，上圆盘与中心轴13的下端固定连接，下圆环与提升管件2的上端固定连接，提升管件2的外侧固定设置有一个通气筒4，通气筒4与提升管件2共轴，通气筒4与提升管件2之间设置有通气腔3，通气筒4的筒壁中包括有空气分布丝网5，通气腔3的下部设置有一个环形进气管7，环形进气管7包围在提升管件2外，通气管6的下端出口与环形进气管7之间通过一个连接管件连通，通气腔3的上部通过一个以上数目的排气管9与消泡腔10连通。
进一步的，通气管6的下端出口与环形进气管7之间连接有一个单向阀门（图中未示），单向阀门的允许流向是由通气管6的下端出口向环形进气管7。
进一步的，离心叶片8的数目为6至12个。
本实施例的工作原理是：将中心轴13固定在生物反应器（图中未示）中，生物反应器内培养液的液面位于离心叶片8组件1的上方。外力驱动中心轴13转动，中心轴13带动整个离心提升搅拌器转动。在离心力作用下，培养液通过提升导管内腔自下而上流动，通过离心叶片8被抛出离心叶片8组件1，使培养液不断在生物反应器内循环混合。空气从中心轴13上端的开口进入，经过通气管6后在环状进气管排出，与通气腔3中的液体进行气液交换。液体不断从通气腔3的底部进入，微载体则被空气分布丝网5挡在通气腔3外，交换后的液体不断从通气腔3上部排出，交换后的其他物质则通过排气管9进入消泡腔10后排出。

Claims (3)

1.一种生物反应器离心提升搅拌器，包括一个中心轴，其特征在于：所述的中心轴呈管状，中心轴的下部周边固定设置有一个消泡筒，所述的消泡筒与中心轴共轴，消泡筒内设置有消泡腔，消泡筒的筒壁中包括有消泡丝网，消泡腔通过所述的消泡丝网中的网孔与消泡筒的外侧连通，中心轴的下端向下延伸设置有一个通气管，所述的通气管与中心轴共轴，中心轴的下方设置有一个提升管件，所述的提升管件设置在通气管的外侧，提升管件与通气管共轴，中心轴的下端与提升管件的上端之间设置有一个离心叶片组件，所述的离心叶片组件包括一个上圆盘和一个下圆环，所述的上圆盘和所述的下圆环平行设置，上圆盘和下圆环均与中心轴共轴，上圆盘和下圆环之间设置有3个以上数目的离心叶片，所述的离心叶片沿下圆环的圆周均匀分布，任意一个离心叶片均设置在下圆环的内圆与下圆环的外圆之间，任意一个离心叶片的上缘和下缘均分别与上圆盘和下圆环固定连接，通气管穿过上圆盘的中心和下圆环的中心，上圆盘与中心轴的下端固定连接，下圆环与提升管件的上端固定连接，提升管件的外侧固定设置有一个通气筒，所述的通气筒与提升管件共轴，通气筒与提升管件之间设置有通气腔，通气筒的筒壁中包括有空气分布丝网，通气腔的下部设置有一个环形进气管，所述的环形进气管包围在提升管件外，通气管的下端出口与环形进气管之间通过一个连接管件连通，通气腔的上部通过一个以上数目的排气管与消泡腔连通。
2.如权利要求1所述的生物反应器离心提升搅拌器，其特征在于：通气管的下端出口与环形进气管之间连接有一个单向阀门，所述的单向阀门的允许流向是由通气管的下端出口向环形进气管。
3.如权利要求1所述的生物反应器离心提升搅拌器，其特征在于：离心叶片的数目为6至12个。
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