CN111662826B - 一种高密度大规模细胞培养的生物反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高密度大规模细胞培养的生物反应器，包括：密闭的罐状外壳、搅拌装置、用于搅拌的渐进式螺旋管、转轴、储存装置、储存装置的倒三角形壳体、导流网板、流体的循环管路、流体循环泵以及渐进式螺旋管底部的沉积箱体。利用该技术，可获得比现有生物反应器更大的高密度大规模细胞培养体积。

Description

一种高密度大规模细胞培养的生物反应器
技术领域
本发明涉及一种生物反应器，尤其适用于一种高密度大规模细胞培养的生物反应器，属于细胞培养领域。
背景技术
细胞培养技术诞生于20世纪60年代，是在人工条件下，利用生物反应器大规模、高效率生产生物制品的技术，具有生产效率高、操作简单、质量与生物安全易控制等优点，已被广泛应用于生物制品领域，在兽用疫苗生产中有较广泛的推广应用，是目前兽用疫苗生产领域的先进技术，也是未来疫苗生产的发展方向。
现有的搅拌式生物反应器，在高密度大规模细胞培养的技术需求上，存在搅拌效率低，乃至细胞培养效率差的技术问题，这是大规模细胞培养的瓶颈。
因此，需要寻找一种能够适用于高密度大规模细胞培养的生物反应器。
发明内容
本发明的目的就是提供一种适用于高密度大规模细胞培养的生物反应器，以解决现有技术存在的高密度大规模细胞培养中为获得良好的传氧传质，可有效提高搅拌效率、提高生物反应器的细胞培养效率；培养技术可以用于生产流感病毒使用的哺乳动物细胞主要有Vero细胞、MDCK细胞、PER.C6细胞。
本发明采用的技术方案是：本发明涉及的一种高密度大规模细胞培养的生物反应器，包括：密闭的罐状外壳、搅拌装置、用于搅拌的渐进式螺旋管、转轴、储存装置、储存装置的倒三角形壳体、导流网板、流体的循环管路、流体循环泵以及渐进式螺旋管底部的沉积箱体。
其中，转轴转动密封地从外壳的轴心穿入，储存装置固定连接于外壳的上部，相对于外壳静止不动；转轴转动密封地从储存装置的中心穿入，在储存装置底部连接有搅拌装置；转轴的底部与搅拌装置的顶部固定连接，并且一同转动，转动的同时储存装置底部与搅拌装置的顶部保持转动密封。
其中，在储存装置的入口与外壳的底部之间连接有循环管路，在该循环管路上串联有液体循环泵；储存装置包括倒三角形壳体，可有效的保证内部流体顺滑向下流动；在储存装置的下部且位于渐进式螺旋管的上部，具有导流网板，导流网板焊接于存储装置，起到过滤、导流的作用。
其中，搅拌装置包括用于搅拌的渐进式螺旋管、位于渐进式螺旋管底部的沉积箱体，沉积箱体与渐进式螺旋管管道连通；围绕转轴，在渐进式螺旋管的外缘侧开设有多个小孔；小孔沿渐进式螺旋管3的圆周均匀分布，以使沿圆周流入生物反应器的流体流量更均匀；储存装置中的流体可通过循环管路进入储存装置中，然后通过导流网板流入搅拌装置的渐进式螺旋管，通过转轴带动渐进式螺旋管转动，流体进一步通过小孔进入生物反应器完成细胞的培养。
其中，渐进式螺旋管的顶部直径为a，底部直径为b；其中，a小于b，因此构成了由上至下直径逐渐变大的渐进式螺旋形状的搅拌装置；在高密度大规模细胞培养的生物反应器中，位于下部的细胞密度会逐渐高于上部的细胞，本发明中根据生物反应器中细胞密度的变化，采用了由上至下渐进式的螺旋形状的渐进式螺旋管，结合了细胞密度在生物反应器中的分布与搅拌装置的适时结构变化，有效的提高了搅拌装置在高密度大规模细胞培养的生物反应器中的搅拌效率。
其中，沉积箱体位于渐进式螺旋管的底部，管道连接渐进式螺旋管，用于收集储存装置和渐进式螺旋管内的流体沉淀物，可有效的保证流体的纯净度，且方便在细胞结束后对生物反应器的清洁。
其中，渐进式螺旋管的顶部与储存装置的底部转动密封连接、转轴与外壳顶部的密封连接、转轴与储存装置顶部的密封连接；均采用旋转接头密封。
在储存装置的底部，转轴与渐进式螺旋管的顶部的固定连接，可采用对称形式的固定焊接连接转轴与渐进式螺旋管；还可以选择转轴与渐进式螺旋管一体成型的方式制作。
本发明的优点是：对于高密度大规模细胞培养的生物反应器，通过对生物反应器内部结构的改进，利用循环管路的循环泵桨培养液强制循环，大大增加了细胞与流体的接触面积；强制循环的结果还增强了液体的流动性，获得了良好的传质效果。利用该技术，可获得比现有生物反应器更大的高密度大规模细胞培养体积。
附图说明
图1是本发明的总体剖视结构示意图；
图2是本发明的转轴与渐进式螺旋管的连接示意图即图1中A-A截面图；
图标：1－密闭的罐状外壳；2－搅拌装置；3－渐进式螺旋管；4－转轴；5－储存装置；6－倒三角形壳体；7－导流网板；8－循环管路；9－流体循环泵；10－沉积箱体。
具体实施方式
参见图1，本发明涉及的一种高密度大规模细胞培养的生物反应器，包括：密闭的罐状外壳1、搅拌装置2、用于搅拌的渐进式螺旋管3、转轴4、储存装置5、储存装置5的倒三角形壳体6、导流网板7、流体的循环管路8、流体循环泵9以及渐进式螺旋管3底部的沉积箱体10。
其中，转轴4转动密封地从外壳1的轴心穿入，储存装置5固定连接于外壳1的上部，相对于外壳1静止不动；转轴4转动密封地从储存装置5的中心穿入，在储存装置5底部连接有搅拌装置2；转轴4的底部与搅拌装置2的顶部固定连接，并且一同转动，转动的同时储存装置5底部与搅拌装置2的顶部保持转动密封。
其中，在储存装置5的入口与外壳1的底部之间连接有循环管路8，在该循环管路8上串联有液体循环泵9；储存装置5包括倒三角形壳体6，可有效的保证内部流体顺滑向下流动；在储存装置5的下部且位于渐进式螺旋管3的上部，具有导流网板7，导流网板7焊接于存储装置5，起到过滤、导流的作用。
其中，搅拌装置2包括用于搅拌的渐进式螺旋管3、位于渐进式螺旋管3底部的沉积箱体10，沉积箱体10与渐进式螺旋管3管道连通；围绕转轴4，在渐进式螺旋管3的外缘侧开设有多个小孔51；小孔51沿渐进式螺旋管3的圆周均匀分布，以使沿圆周流入生物反应器的流体流量更均匀；储存装置5中的流体可通过循环管路8进入储存装置5中，然后通过导流网板7流入搅拌装置2的渐进式螺旋管3，通过转轴4带动渐进式螺旋管3转动，流体进一步通过小孔51进入生物反应器完成细胞的培养。
其中，渐进式螺旋管3的顶部直径为a，底部直径为b；其中，a小于b，因此构成了由上至下直径逐渐变大的渐进式螺旋形状的搅拌装置；在高密度大规模细胞培养的生物反应器中，位于下部的细胞密度会逐渐高于上部的细胞，本发明中根据生物反应器中细胞密度的变化，采用了由上至下渐进式的螺旋形状的渐进式螺旋管3，结合了细胞密度在生物反应器中的分布与搅拌装置的适时结构变化，有效的提高了搅拌装置在高密度大规模细胞培养的生物反应器中的搅拌效率。
其中，沉积箱体10位于渐进式螺旋管3的底部，管道连接渐进式螺旋管3，用于收集储存装置5和渐进式螺旋管3内的流体沉淀物，可有效的保证流体的纯净度，且方便在细胞结束后对生物反应器的清洁。
其中，渐进式螺旋管3的顶部与储存装置5的底部转动密封连接、转轴4与外壳1顶部的密封连接、转轴4与储存装置5顶部的密封连接；均采用旋转接头密封。
参见图2，在储存装置5的底部，转轴4与渐进式螺旋管3的顶部的固定连接，可采用对称形式的固定焊接连接转轴4与渐进式螺旋管3；还可以选择转轴4与渐进式螺旋管3一体成型的方式制作。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (1)

1.一种高密度大规模细胞培养的生物反应器，其特征在于，
包括：密闭的罐状外壳(1)、搅拌装置(2)、用于搅拌的渐进式螺旋管(3)、转轴(4)、储存装置(5)、储存装置(5)的倒三角形壳体(6)、导流网板(7)、流体的循环管路(8)、流体循环泵(9)以及渐进式螺旋管(3)底部的沉积箱体(10)；
其中，转轴(4)转动密封地从外壳(1)的轴心穿入，储存装置(5)固定连接于外壳(1)的上部，相对于外壳(1)静止不动；转轴(4)转动密封地从储存装置(5)的中心穿入，在储存装置(5)底部连接有搅拌装置(2)；转轴(4)的底部与搅拌装置(2)的顶部固定连接，并且一同转动，转动的同时储存装置(5)底部与搅拌装置(2)的顶部保持转动密封；
其中，在储存装置(5)的入口与外壳(1)的底部之间连接有循环管路(8)，在该循环管路(8)上串联有液体循环泵(9)；储存装置(5)包括倒三角形壳体(6)；在储存装置(5)的下部且位于渐进式螺旋管(3)的上部，具有导流网板(7)；
其中，搅拌装置(2)包括用于搅拌的渐进式螺旋管(3)、位于渐进式螺旋管(3)底部的沉积箱体(10)，沉积箱体(10)与渐进式螺旋管(3)管道连通；
其中，沉积箱体(10)位于渐进式螺旋管(3)的底部，管道连接渐进式螺旋管(3)，用于收集储存装置(5)和渐进式螺旋管(3)内的流体沉淀物；
围绕转轴(4)，在渐进式螺旋管(3)的外缘侧开设有多个小孔(51)；小孔(51)沿渐进式螺旋管(3)的圆周均匀分布；储存装置(5)中的流体可通过循环管路(8)进入储存装置(5)中，然后通过导流网板(7)流入搅拌装置(2)的渐进式螺旋管(3)，通过转轴(4)带动渐进式螺旋管(3)转动，流体进一步通过小孔(51)进入生物反应器完成细胞的培养；
渐进式螺旋管(3)的顶部直径为a，底部直径为b；其中，a小于b，构成了由上至下直径逐渐变大的渐进式螺旋形状的搅拌装置；
在储存装置(5)的底部，转轴(4)与渐进式螺旋管(3)的顶部的固定连接，采用对称形式的固定焊接连接转轴(4)与渐进式螺旋管(3)；
转轴(4)与渐进式螺旋管(3)采用一体成型的方式制作；
渐进式螺旋管(3)的顶部与储存装置(5)的底部转动密封连接采用旋转接头密封；
转轴(4)与外壳(1)顶部的密封连接采用旋转接头密封；
转轴(4)与储存装置(5)顶部的密封连接采用旋转接头密封；
渐进式螺旋管(3)的顶部与储存装置(5)的底部转动密封连接、转轴(4)与外壳(1)顶部的密封连接、转轴(4)与储存装置(5)顶部的密封连接；均采用旋转接头密封；
导流网板(7)焊接于储存装置(5)。
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