CN108148736A - 生物反应器内置活细胞清液分离装置 - Google Patents

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顾谷钟
涂远洋
尤晓虎
陈伟
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Abstract

本发明涉及一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，包括抽料转轴、旋转碟片、壳罩和抽液管，抽料转轴的抽料端自下而上设有相互隔断的抽料腔和抽液腔，旋转碟片整体呈锥状、对应抽液腔间隔分层地安装于抽料转轴上，抽料转轴与抽液腔对应的轴壁上开有进液口，抽料转轴沿周向设有若干进料管，进料管与抽料腔连通并向上穿过各层旋转碟片，进料管对应旋转碟片开有出料口，壳罩设置于抽料转轴上、下罩口处设有导流板，导流板与壳罩之间形成细胞重液流出口，旋转碟片位于壳罩内部，抽液管与抽料转轴连接并与抽液腔连通。本发明能够在活细胞培养的同时对清液进行实时分离，减少细胞损伤，降低设备成本，提高生产效率。

Description

生物反应器内置活细胞清液分离装置
技术领域
本发明属于细胞培养清液分离的技术领域，特别是涉及一种生物反应器内置活细胞清液分离装置。
背景技术
活细胞清液分离技术是生物活细胞培养过程中的难题，现行行业中的活细胞分离技术有两种：一是对细胞进行罐内沉降，二是细胞罐外离心、膜柱截留的方法。细胞罐内沉降方法：将培养好的细胞和培养液一起放置在罐内、通过重力作用让细胞自然沉降到罐底、再通过抽液装置将上清液抽出达到分离细胞的效果。此方法虽可以实现细胞的分离，但是需要沉降的时间非常长，细胞容易损伤死亡，且不可实现连续的灌流培养。细胞罐外离心、膜柱截留的方法：通过将细胞抽出到罐外采取连续流离心、膜柱过滤截留活细胞排出清液的工艺达到细胞分离、灌流培养的效果。此方法虽然实现了细胞分离、灌流培养的工艺要求，但为了保证细胞在罐外的存活就必须配一个同罐内生长条件相同的环境维持系统，且目前市面上只有美国Refine公司的ATF产品可以实现，造成此套设备价格异常昂贵、一般企业都无法承受。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，能够在活细胞培养的同时对清液进行实时分离，减少细胞损伤，降低设备成本，提高生产效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，包括抽料转轴、旋转碟片、壳罩和抽液管，所述抽料转轴的抽料端自下而上设有相互隔断的抽料腔和抽液腔，所述旋转碟片整体呈锥状、对应抽液腔间隔分层地安装于抽料转轴上，所述抽料转轴与抽液腔对应的轴壁上开有进液口，所述抽料转轴沿周向设有若干进料管，所述进料管与抽料腔连通并向上穿过各层旋转碟片，所述进料管对应旋转碟片开有出料口，所述壳罩设置于抽料转轴上、下罩口处设有导流板，所述导流板与壳罩之间形成细胞重液流出口，所述旋转碟片位于壳罩内部，所述抽液管与抽料转轴连接并与抽液腔连通。
所述抽液管与抽料转轴之间通过空腔连接头连接，所述连接头密封轴套于抽料转轴上，所述抽液腔与抽液管通过连接头的内部空腔连通。
所述进液口对应设置于各层旋转碟片之间。
所述进料管呈倒圆角的L形，所述若干进料管沿抽料转轴周向均匀设置。
所述出料口对应设置于各层旋转碟片之间。
所述抽液管的另一端从细胞培养罐内部伸出并连接到负压装置。
所述导流板呈锥状。
所述抽料转轴安装在细胞培养罐上并通过搅拌器驱动旋转。
所述搅拌器采用上磁力搅拌器。
所述抽料腔的抽料口设置于抽料转轴的底端。
有益效果
本发明通过抽料转轴带动整个装置转动，在负压的作用下，利用细胞液和清液不同的离心力作用并结合碟片离心原理达到活细胞和清液的分离，从而能够将清液从反应罐内部抽出。本发明安装在细胞培养罐内部，与整个反应罐为一体，清液分离时和细胞培养生长时的环境条件一致，从而能够减少清液分离对细胞造成损伤；同时，不需要单独配制细胞生存环境维持系统，降低了设备成本；本发明安装在细胞培养罐内部，能够实时进行细胞清液分离控制，有利于提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明安装到细胞培养罐的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示的一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，包括抽料转轴1、旋转碟片2、壳罩3和抽液管4。
如图2所示，抽料转轴1安装在细胞培养罐13的罐盖上，抽料转轴1通过搅拌器11驱动旋转，搅拌器11优先采用上磁力搅拌器，有利于提高细胞培养罐13的密封性，降低细菌污染的风险。抽料转轴1下部的抽料端自下而上设有相互隔断的抽料腔5和抽液腔6，抽料腔5的抽料口位于抽料转轴1的底端，能够抽取细胞培养罐13中的细胞培养液。
旋转碟片2整体呈锥状，其倾斜角度根据细胞培养液种类的不同可以进行特殊设计以达到最佳的清液与活细胞分离的效果。旋转碟片2设有五片，对应抽液腔6间隔分层地安装到抽料转轴1上。抽料转轴1与抽液腔6对应的轴壁上开有进液口7，进液口7对应设置于各层旋转碟片2之间。
抽料转轴1沿周向均匀设有三根进料管8。进料管8呈倒圆角的L形，下端与抽料腔5的顶部连通。进料管8向上穿过各层旋转碟片2，进料管8对应旋转碟片2开有出料口9，出料口9对应设置于各层旋转碟片2之间。
壳罩3设置于抽料转轴1上，下罩口处设有导流板10，导流板10呈锥形，导流板10与壳罩3之间形成细胞重液流出口11。旋转碟片2和进料管8位于壳罩3内部，通过壳罩3和导流板10形成一个相对稳定的离心环境。
抽液管4通过空腔连接头12与抽料转轴1连接，连接头12密封轴套于抽料转轴1上，抽液腔6与抽液管4通过连接头12的内部空腔连通。抽液管4的另一端从细胞培养罐13内部伸出并连接到负压装置14，负压装置14采用蠕动泵。
该清液分离装置安装完成后下半部在细胞培养液液面以下，整体转动时蠕动泵同时工作使分离装置内部产生负压，将罐内细胞液由抽料转轴1进入分离装置内；细胞液沿进料管8分布到各层旋转碟片2中，旋转碟片2旋转时带动内部的细胞液旋转；细胞液中含有质量较大的活细胞和质量较小的清液，在高速旋转时产生的离心力不同，经过特殊角度设计旋转碟片2的作用，质量重的活细胞被甩出贴着壳罩3向下流动，最终返回到罐内细胞液中，质量轻的清液的则聚集在抽料转轴1周边，在负压作用下通过进液口7进入抽液腔6，并经过抽液管4抽出罐外。如此循环往复的操作实现罐内活细胞和清液的分离，再配合反应罐补料口连续补加新鲜培养基即可实现生物细胞的长久连续灌流培养。

Claims (10)

1.一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，包括抽料转轴(1)、旋转碟片(2)、壳罩(3)和抽液管(4)，其特征在于：所述抽料转轴(1)的抽料端自下而上设有相互隔断的抽料腔(5)和抽液腔(6)，所述旋转碟片(2)整体呈锥状、对应抽液腔(6)间隔分层地安装于抽料转轴(1)上，所述抽料转轴(1)与抽液腔(6)对应的轴壁上开有进液口(7)，所述抽料转轴(1)沿周向设有若干进料管(8)，所述进料管(8)与抽料腔(5)连通并向上穿过各层旋转碟片(2)，所述进料管(8)对应旋转碟片(2)开有出料口(9)，所述壳罩(3)设置于抽料转轴(1)上、下罩口处设有导流板(10)，所述导流板(10)与壳罩(3)之间形成细胞重液流出口(11)，所述旋转碟片(2)位于壳罩(3)内部，所述抽液管(4)与抽料转轴(1)连接并与抽液腔(6)连通。
2.根据权利要求1所述的一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，其特征在于：所述抽液管(4)与抽料转轴(1)之间通过空腔连接头(12)连接，所述连接头(12)密封轴套于抽料转轴(1)上，所述抽液腔(6)与抽液管(4)通过连接头(12)的内部空腔连通。
3.根据权利要求1所述的一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，其特征在于：所述进液口(7)对应设置于各层旋转碟片(2)之间。
4.根据权利要求1所述的一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，其特征在于：所述进料管(8)呈倒圆角的L形，所述若干进料管(8)沿抽料转轴(1)周向均匀设置。
5.根据权利要求1或4所述的一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，其特征在于：所述出料口(9)对应设置于各层旋转碟片(2)之间。
6.根据权利要求1所述的一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，其特征在于：所述抽液管(4)的另一端从细胞培养罐(13)内部伸出并连接到负压装置(14)。
7.根据权利要求1所述的一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，其特征在于：所述导流板(10)呈锥状。
8.根据权利要求1所述的一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，其特征在于：所述抽料转轴(1)安装在细胞培养罐(13)上并通过搅拌器(11)驱动旋转。
9.根据权利要求8所述的一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，其特征在于：所述搅拌器(11)采用上磁力搅拌器。
10.根据权利要求1所述的一种生物反应器内置活细胞清液分离装置，其特征在于：所述抽料腔(5)的抽料口设置于抽料转轴(1)的底端。
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