CN112375685A - 一种固定床生物反应器 - Google Patents

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Abstract

一种固定床生物反应器，属于细胞培养技术领域。包括罐体（6），在罐体（6）的上端口处设置有罐盖（5），在罐体（6）内固定有微载体（9），其特征在于：在所述的罐体（6）内设置有放置塔（8），所述的微载体（9）放置在放置塔（8）的外圈，在放置塔（8）与罐体（6）的内壁之间以及放置塔（8）的内部形成培养基的循环通道，在放置塔（8）的底部设置有使培养基在循环通道内形成循环的循环机构（10）。在本固定床生物反应器中，通过设置循环机构，并借助循环机构在罐体内使培养基形成循环，使培养基从微载体底部向上流动时依靠培养基的流动冲击力，使载体松散，更有利于细胞吸收养分。

Description

一种固定床生物反应器
技术领域
一种固定床生物反应器，属于细胞培养技术领域。
背景技术
固定床生物反应器是一种新型的细胞培养装置，相比常规生物反应器能在相对较小的体积内，实现高达108个/mL的高浓度细胞培养水平，约为其他常规方式（悬浮培养的）的10倍。现有的固定床反应器包括载体固定装置与储液罐，通过蠕动泵将培养基泵入到固定床顶部，培养基渗透穿过固定床并从固定床底部返回到储液罐中，依次循环。这种培养方式新进入固定床内的培养基与固定床内原有的培养基之间无法充分混合，并且载体堆积造成载体内部的细胞不能充分吸收养分，导致细胞生长慢，培养结束后细胞密度低，影响细胞培养质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过设置循环机构，并借助循环机构在罐体内使培养基形成循环，使培养基从微载体底部向上流动时依靠培养基的流动冲击力，使载体松散，更有利于细胞吸收养分的固定床生物反应器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该种固定床生物反应器，包括罐体，在罐体的上端口处设置有罐盖，在罐体内固定有微载体，其特征在于：在所述的罐体内设置有放置塔，所述的微载体放置在放置塔的外圈，在放置塔与罐体的内壁之间以及放置塔的内部形成培养基的循环通道，在放置塔的底部设置有使培养基在循环通道内形成循环的循环机构。
优选的，所述的放置塔包括塔筒，在塔筒的外圈自上而下间隔设置有多层放置板，所述的微载体放置于放置板表面。
优选的，在所述的放置板上开设有若干流通孔。
优选的，在所述塔筒的上下筒口处间隔开设有若干分流口，分流口沿塔筒的轴线均匀开设，所述的多层放置板位于塔筒上下筒口的分流口之间。
优选的，所述的循环机构包括循环桨叶以及罩设在循环桨叶上方的循环上盖，设置在所述罐体下部的磁力驱动马达通过磁力驱动循环桨叶转动。
优选的，所述的循环上盖包括上盖板，在上盖板的下表面周圈设置有环形的外围板。
优选的，在所述循环上盖的上盖板上开设有多个连通上盖板上下表面的流口。
优选的，所述的循环桨叶包括底板，在底板的上部均匀设置有多片叶片，并在底板上设置有磁体。
优选的，在所述罐盖上设置有多个突出于罐盖上表面的接口，补充检测管件通过接口固定在罐盖上。
优选的，所述的补充检测管件包括溶解氧检测器、补气管、pH检测管、酸碱消泡添加管、取样管以及补料管，溶解氧检测器、补气管、pH检测管、酸碱消泡添加管、取样管以及补料管自所述接口上端口装入并向下延伸至罐体内部。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、在本固定床生物反应器中，通过设置循环机构，并借助循环机构在罐体内使培养基形成循环，使培养基从微载体底部向上流动时依靠培养基的流动冲击力，使载体松散，更有利于细胞吸收养分。
2、在罐体内通过放置塔上设置有多层放置盘，避免载体堆积造成其内部载体上贴附细胞吸收养分不充分。
3、在罐体内通过放置塔上设置有多层放置盘，微载体放置盘设置在塔筒的外侧，这样放置载体的面积更大，能够容纳更多的载体，提高细胞培养浓度。
4、在循环机构的作用下，培养基、气体、酸碱、消泡剂等加入到载体放置塔主筒内部的培养基后都经过循环机构的充分混合，更有利于细胞的充分吸收，同时避免了局部浓度太高或太低对细胞的生长造成抑制作用。
附图说明
图1为固定床生物反应器正视图。
图2为图1中A-A向剖视图。
图3为固定床生物反应器罐盖安装示意图。
图4为固定床生物反应器罐盖结构示意图。
图5为固定床生物反应器放置塔结构示意图。
图6为固定床生物反应器循环机构结构示意图。
图7为固定床生物反应器循环上盖结构示意图。
图8为固定床生物反应器循环桨叶结构示意图。
其中：1、溶解氧检测器 2、补气管 3、pH检测管 4、酸碱消泡添加管 5、罐盖6、罐体 7、取样管 8、放置塔 9、微载体 10、循环机构 11、补料管 12、接口 13、盖板 14、分流口 15、塔筒 16、放置板 17、循环上盖 18、循环桨叶 19、流口 20、外围板 21、围板缺口 22、上盖板 23、底板 24、叶片。
具体实施方式
图1~8是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~8对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种固定床生物反应器，包括上端敞口的罐体6，在罐体6的上端口处设置有罐盖5，在罐盖5上设置有多个突出于罐盖5上表面的接口12（见图4），参照图3，在罐盖5上通过接口12安装有溶解氧检测器1、补气管2、pH检测管3、酸碱消泡添加管4、取样管7以及补料管11，溶解氧检测器1、补气管2、pH检测管3、酸碱消泡添加管4、取样管7以及补料管11的顶部位于罐盖5的上方，其下端沿接口12穿过罐盖5之后进入罐体6内，通过酸碱消泡添加管4向罐体6内添加酸性或碱性溶剂，使罐体6内酸碱度满足培养要求，或向罐体6内添加消泡剂。其中补气管2下端水平弯折并弯曲为环状，在其环状部位上开设有若干出气孔（图中未画出），补气管2下端设计为水平环状的结构，使补气更为均匀。
如图4所示，罐盖5包括圆形的盖板13，接口12布置在盖板13的中部。接口12为圆管状，在盖板13上与接口12对应的位置设置有贯穿盖板13的开口，溶解氧检测器1、补气管2、pH检测管3、酸碱消泡添加管4、取样管7以及补料管11自接口12的上端口装入向下穿过接口12以及盖板13之后延伸至盖板13的下方。接口12的数量可以根据需要安装的元件的数量而自行设置。
如图2所示，在罐体6内沿其轴向放置有放置塔8，在放置塔8的外周放置有微载体9。放置塔8为中空结构，上述的溶解氧检测器1、补气管2、pH检测管3、酸碱消泡添加管4、取样管7以及补料管11进入罐体6内位于放置塔8的内部。在放置塔8的底部设置有循环机构10，通过循环机构10使含有细胞的培养基在罐体6内形成循环，细胞在随培养基循环的过程中会贴附到微载体9上生长，同时培养基在循环的过程中更有利于细胞吸收其养分。
结合图5，放置塔8包括圆筒状的塔筒15，上述的溶解氧检测器1、补气管2、pH检测管3、酸碱消泡添加管4、取样管7以及补料管11进入罐体6进入塔筒15的内腔，上述的循环机构10位于塔筒15内腔的底部。在塔筒15的外周圈沿其径向水平设置有放置板16，放置板16为圆形，其外径小于罐体6的内径。放置板16沿塔筒15的轴向自上而下设置有多个，上述的微载体9放置在放置板16上。
在放置板16上开设有若干连通其上下板面的流通孔，通过设置流通孔便于培养基在罐体6内形成循环。
在塔筒15的上下筒口处间隔开设有若干分流口14，分流口14沿塔筒15的轴线均匀开设。上述的多块放置板16位于塔筒15的上下筒口的两组分流口14之间。
如图6所示，上述循环机构10包括循环桨叶18以及罩设在循环桨叶18上方的循环上盖17。结合图7~8，循环上盖17包括上盖板22，在上盖板22的下表面周圈设置有环形的外围板20，在外围板20上开设有多个围板缺口21，在循环上盖17的上盖板22上开设有多个连通上盖板22上下表面的流口19。
循环桨叶18包括底板23，在底板23的上部均匀设置有多片叶片24，在底板23上还设置有磁体。循环机构10在工作时，在罐体6的下方设置有磁力驱动马达（图中未画出），当磁力驱动马达转动时，通过穿过罐体6底面的磁力带动叶片24转动，以实现循环机构10在罐体6内部形成循环。
具体工作过程及工作原理如下：
在培养准备阶段，首先将微载体9放置在放置塔8外圈的放置板16上，然后将放置塔8固定在罐体6的内部。在培养阶段，通过补料管11将含有细胞的培养基灌注罐体6内，培养基进入罐体6内部之后经过流口19进入循环机构10内。然后开启外部才磁力驱动马达，磁力驱动马达在转动时利用磁力带动循环机构10内的循环桨叶18转动。
循环桨叶18在转动后，培养基自循环上盖17外圈的围板缺口21流出，并经过塔筒15底部的分流口14流出放置塔8。然后培养基经过放置塔8与罐体6内壁之间的间隙向上流动。流动的过程中培养基穿过放置板16表面的流通孔穿过放置板16向上流动。培养基穿过放置板16之后细胞会贴附到微载体9上生长。
培养基向上流动至罐体6顶部时，经过塔筒15顶部的分流口14进入放置塔8，并向下流动后再次进入循环机构10内形成循环。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种固定床生物反应器，包括罐体（6），在罐体（6）的上端口处设置有罐盖（5），在罐体（6）内固定有微载体（9），其特征在于：在所述的罐体（6）内设置有放置塔（8），所述的微载体（9）放置在放置塔（8）的外圈，在放置塔（8）与罐体（6）的内壁之间以及放置塔（8）的内部形成培养基的循环通道，在放置塔（8）的底部设置有使培养基在循环通道内形成循环的循环机构（10）。
2.根据权利要求1所述的固定床生物反应器，其特征在于：所述的放置塔（8）包括塔筒（15），在塔筒（15）的外圈自上而下间隔设置有多层放置板（16），所述的微载体（9）放置于放置板（16）表面。
3.根据权利要求2所述的固定床生物反应器，其特征在于：在所述的放置板（16）上开设有若干流通孔。
4.根据权利要求2所述的固定床生物反应器，其特征在于：在所述塔筒（15）的上下筒口处间隔开设有若干分流口（14），分流口（14）沿塔筒（15）的轴线均匀开设，所述的多层放置板（16）位于塔筒（15）上下筒口的分流口（14）之间。
5.根据权利要求1所述的固定床生物反应器，其特征在于：所述的循环机构（10）包括循环桨叶（18）以及罩设在循环桨叶（18）上方的循环上盖（17），设置在所述罐体（6）下部的磁力驱动马达通过磁力驱动循环桨叶（18）转动。
6.根据权利要求5所述的固定床生物反应器，其特征在于：所述的循环上盖（17）包括上盖板（22），在上盖板（22）的下表面周圈设置有环形的外围板（20）。
7.根据权利要求5所述的固定床生物反应器，其特征在于：在所述循环上盖（17）的上盖板（22）上开设有多个连通上盖板（22）上下表面的流口（19）。
8.根据权利要求5所述的固定床生物反应器，其特征在于：所述的循环桨叶（18）包括底板（23），在底板（23）的上部均匀设置有多片叶片（24），并在底板（23）上设置有磁体。
9.根据权利要求1所述的固定床生物反应器，其特征在于：在所述罐盖（5）上设置有多个突出于罐盖（5）上表面的接口（12），补充检测管件通过接口（12）固定在罐盖（5）上。
10.根据权利要求9所述的固定床生物反应器，其特征在于：所述的补充检测管件包括溶解氧检测器（1）、补气管（2）、pH检测管（3）、酸碱消泡添加管（4）、取样管（7）以及补料管（11），溶解氧检测器（1）、补气管（2）、pH检测管（3）、酸碱消泡添加管（4）、取样管（7）以及补料管（11）自所述接口（12）上端口装入并向下延伸至罐体（6）内部。
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