CN114606130A - 一种连续灌流生产的全自动生物反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续灌流生产的全自动生物反应器，属于生物反应器技术领域，包括反应器，反应器底部接通有第一循环管路，第一循环管路上依次接通有磁悬浮泵与中空纤维过滤器，中空纤维过滤器的输出端接通有第二循环管路，第二循环管路远离中空纤维过滤器的一端与反应器顶端接通，中空纤维过滤器上设有排污口与清洗口，排污口上设有排污件，清洗口上接通有清洗管路，清洗管路朝着清洗口的方向依次接通有水泵、止逆阀、过滤膜与第六隔膜阀，清洗管路上接通有蒸汽管路，蒸汽管路朝着清洗口的方向依次接通有截止阀与减压阀，蒸汽管路位于第六隔膜阀与过滤膜之间，本生物反应器其优点在于，方便清洗中空纤维过滤器，防止造成细胞染菌的风险。

Description

一种连续灌流生产的全自动生物反应器
技术领域
本发明属于生物反应器技术领域，尤其是一种连续灌流生产的全自动生物反应器。
背景技术
灌流式培养是把细胞或细胞微球等生物材料和培养液一起加入反应器，在细胞或细胞微球增长和产物形成的过程中，不断地将部分培养液取出，同时又连续不断地灌注新的培养液的一种细胞或细胞微球培养方式；
中空纤维生物反应器是连续灌流操作常用的一种。它采用的中空纤维半透膜，透过小分子量的产物和底物，截流细胞和分子量较大的产物，在连续灌流过程中将绝大部分细胞截留在反应器内；近年来中空纤维生物反应器被广泛应用于产物分泌性动物细胞的生产，主要用于培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体；
在中空纤维半透膜长期不断透过小分子量的产物和底物后，小分子量的产物和底物容易在中空纤维半透膜外表面淤积而堵塞中空纤维过滤器，因此就需要定期对中空纤维过滤器进行清洗，现有的清洗方式是将中空纤维过滤器插卸开来清洗，清洗效率低下，同时这种清洗方式容易造成细胞染菌的风险。
发明内容
发明目的：提供一种连续灌流生产的全自动生物反应器，以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种连续灌流生产的全自动生物反应器，包括反应器，所述反应器底部接通有第一循环管路，所述第一循环管路上依次接通有磁悬浮泵与中空纤维过滤器，所述中空纤维过滤器的输出端接通有第二循环管路，所述第二循环管路远离中空纤维过滤器的一端与反应器顶端接通，所述中空纤维过滤器上设有排污口与清洗口，所述排污口上设有排污件，所述清洗口上接通有清洗管路，所述清洗管路朝着清洗口的方向依次接通有水泵、止逆阀、过滤膜与第六隔膜阀，所述清洗管路上接通有蒸汽管路，所述蒸汽管路朝着清洗口的方向依次接通有截止阀与减压阀，所述蒸汽管路位于第六隔膜阀与过滤膜之间。
通过采用上述技术方案，磁悬浮泵将反应器内部的培养液通过第一循环管路泵送至中空纤维过滤器中过滤，小分子量的产物和底物从中空纤维半透膜透过并从排污口排出，截流的细胞通过第二循环管道重新回到反应器中，当小分子量的产物和底物在中空纤维半透膜外表面淤积过多时，此时开启第六隔膜阀，此时水泵将清洗液通过清洗管路泵送至中空纤维过滤器中，同时过滤膜对清洗液进一步过滤，对中空纤维半透膜上淤积的小分子量的产物和底物高压冲洗并从排污口排出，然后打开截止阀，此时高温蒸汽通过蒸汽管路与清洗管路进入中空纤维过滤器中进行灭菌，同时减压阀维持蒸汽压力，然后蒸汽冷凝水从排污口排出，进而方便清洗中空纤维过滤器，防止造成细胞染菌的风险。
在进一步的实施例中，所述第一循环管路上设有第一隔膜阀与第二隔膜阀，所述磁悬浮泵位于第一隔膜阀与第二隔膜阀之间。
通过采用上述技术方案，第一隔膜阀控制第一循环管路开启或闭合，当清洗中空纤维过滤器时，此时第二隔膜阀关闭，防止清洗液与高温蒸汽通过第一循环管路倒流至反应器中。
在进一步的实施例中，所述第二循环管路上设有第三隔膜阀。
通过采用上述技术方案，当清洗中空纤维过滤器时，此时第三隔膜阀关闭，防止清洗液与高温蒸汽通过第二循环管路倒流至反应器中。
在进一步的实施例中，所述排污件包括与排污口接通的排污管路，所述排污管路远离排污口的一端接通有回收罐，所述排污管路上朝着回收罐的方向依次设有第五隔膜阀与第二蠕动泵。
通过采用上述技术方案，通过第二蠕动泵将中空纤维半透膜透过的小分子量的产物和底物、清洗中空纤维半透膜透的清洗液与蒸汽冷凝水泵送至回收罐中进行回收，简单方便。
在进一步的实施例中，所述反应器底部接通有供给管路，所述供给管路远离反应器的一端接通有储液罐，所述供给管路上朝着反应器的方向依次设有第一蠕动泵与第四隔膜阀。
通过采用上述技术方案，培养液在过滤过程中有一部分随着小分子量的产物和底物从排污口排出，此时通过第一蠕动泵将储液罐中的培养液泵送至反应器中，维持反应器内部培养液恒定。
在进一步的实施例中，所述供给管路上设有质量流量计，所述质量流量计位于第一蠕动泵与第四隔膜阀之间。
通过采用上述技术方案，质量流量计对第一蠕动泵泵送的培养液进行实时监测。
在进一步的实施例中，所述反应器底端设有台秤，所述台秤放置在地面上。
通过采用上述技术方案，台秤对储液罐中的培养液进行称重。
在进一步的实施例中，所述台秤上设有控制模块，所述控制模块与第一蠕动泵、磁悬浮泵与质量流量计信号连接。
通过采用上述技术方案，台秤将称重数值发送至控制模块中，然后通过控制模块控制第一蠕动泵与磁悬浮泵的泵送培养液的量，此时质量流量计将数值发送至控制模块中供操作人员监测，自动控制反应器中培养液的出量与进量，并保持一至，提高该装置智能性。
在进一步的实施例中，所述中空纤维过滤器两端设有密封接头，所述密封接头分别与第一循环管路、第二循环管路的接通端均设有环形槽，所述密封接头与第一循环管路、第二循环管路之间分别设密封圈，各个所述密封圈顶端与底端均设有环形凸起，各个所述环形凸起分别位于环形槽内部，各个所述密封圈外侧设有环形状的楔形槽，各个所述楔形槽内部套设有环形状的楔形块，所述楔形块外侧将楔形块压紧在楔形槽内部的锁紧件。
通过采用上述技术方案，通过锁紧件将楔形块压紧在楔形槽内部，使得密封圈与密封接头、第一循环管路与第二循环管路之间的接触更为紧密，提高密封接头、第一循环管路与第二循环管路之间的密封性。
在进一步的实施例中，所述锁紧件包括卡接在第一循环管路、第二循环管路与密封接头翻边上的第一锁紧环与第二锁紧环，所述第一锁紧环与第二锁紧环转动连接，所述第二锁紧环的折边上转动连接有螺杆，所述螺杆远离第二锁紧环的一端位于第一锁紧环折边的内部且延伸出第一锁紧环的折边，所述螺杆的延伸端螺纹连接有螺纹套，所述螺纹套与第一锁紧环的折边相抵触。
通过采用上述技术方案，通过第一锁紧环与第二锁紧环将密封接头与第一循环管路、第二循环管路分别锁紧固定，提高密封接头与第一循环管路、第二循环管路连接处的稳定性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、当小分子量的产物和底物在中空纤维半透膜外表面淤积过多时，此时开启第六隔膜阀，此时水泵将清洗液通过清洗管路泵送至中空纤维过滤器中，同时过滤膜对清洗液进一步过滤，对中空纤维半透膜上淤积的小分子量的产物和底物高压冲洗并从排污口排出，然后打开截止阀，此时高温蒸汽通过蒸汽管路与清洗管路进入中空纤维过滤器中进行灭菌，同时减压阀维持蒸汽压力，然后蒸汽冷凝水从排污口排出，进而方便清洗中空纤维过滤器，防止造成细胞染菌的风险。
2、台秤将称重数值发送至控制模块中，然后通过控制模块控制第一蠕动泵与磁悬浮泵的泵送培养液的量，此时质量流量计将数值发送至控制模块中供操作人员监测，自动控制反应器中培养液的出量与进量，并保持一至，提高该装置智能性。
3、通过锁紧件将楔形块压紧在楔形槽内部，使得密封圈与密封接头、第一循环管路与第二循环管路之间的接触更为紧密，提高密封接头、第一循环管路与第二循环管路之间的密封性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的局部剖视图；
图3是本发明的锁紧件结构示意图。
附图标记为：1、反应器；11、台秤；12、控制模块；13、第一循环管路；14、第一隔膜阀；15、磁悬浮泵；16、第二隔膜阀；17、第三隔膜阀；18、第二循环管路；2、储液罐；21、供给管路；22、第一蠕动泵；23、质量流量计；24、第四隔膜阀；3、中空纤维过滤器；31、排污口；32、清洗口；33、密封接头；4、回收罐；41、排污管路；42、第二蠕动泵；43、第五隔膜阀；5、清洗管路；51、水泵；52、止逆阀；53、过滤膜；54、第六隔膜阀；6、蒸汽管路；61、截止阀；62、减压阀；7、第一锁紧环；71、第二锁紧环；72、楔形块；73、螺杆；74、螺纹套；8、环形槽；9、密封圈；91、环形凸起；92、楔形槽。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
如图1，一种连续灌流生产的全自动生物反应器，包括反应器1，反应器1底部接通有第一循环管路13，第一循环管路13上依次接通有磁悬浮泵15与中空纤维过滤器3，中空纤维过滤器3的输出端接通有第二循环管路18，第二循环管路18远离中空纤维过滤器3的一端与反应器1顶端接通，中空纤维过滤器3上设有排污口31与清洗口32，排污口31上设有排污件，清洗口32上接通有清洗管路5，清洗管路5朝着清洗口32的方向依次接通有水泵51、止逆阀52、过滤膜53与第六隔膜阀54，清洗管路5上接通有蒸汽管路6，蒸汽管路6朝着清洗口32的方向依次接通有截止阀61与减压阀62，蒸汽管路6位于第六隔膜阀54与过滤膜53之间，磁悬浮泵15将反应器1内部的培养液通过第一循环管路13泵送至中空纤维过滤器3中过滤，小分子量的产物和底物从中空纤维半透膜透过并从排污口31排出，截流的细胞通过第二循环管道重新回到反应器1中，当小分子量的产物和底物在中空纤维半透膜外表面淤积过多时，此时开启第六隔膜阀54，此时水泵51将清洗液通过清洗管路5泵送至中空纤维过滤器3中，同时过滤膜53对清洗液进一步过滤，对中空纤维半透膜上淤积的小分子量的产物和底物高压冲洗并从排污口31排出，然后打开截止阀61，此时高温蒸汽通过蒸汽管路6与清洗管路5进入中空纤维过滤器3中进行灭菌，同时减压阀62维持蒸汽压力，然后蒸汽冷凝水从排污口31排出，进而方便清洗中空纤维过滤器3，防止造成细胞染菌的风险。
如图1，第一循环管路13上设有第一隔膜阀14与第二隔膜阀16，磁悬浮泵15位于第一隔膜阀14与第二隔膜阀16之间，第一隔膜阀14控制第一循环管路13开启或闭合，当清洗中空纤维过滤器3时，此时第二隔膜阀16关闭，防止清洗液与高温蒸汽通过第一循环管路13倒流至反应器1中。
如图1，第二循环管路18上设有第三隔膜阀17，当清洗中空纤维过滤器3时，此时第三隔膜阀17关闭，防止清洗液与高温蒸汽通过第二循环管路18倒流至反应器1中。
如图1，排污件包括与排污口31接通的排污管路41，排污管路41远离排污口31的一端接通有回收罐4，排污管路41上朝着回收罐4的方向依次设有第五隔膜阀43与第二蠕动泵42，通过第二蠕动泵42将中空纤维半透膜透过的小分子量的产物和底物、清洗中空纤维半透膜透的清洗液与蒸汽冷凝水泵51送至回收罐4中进行回收，简单方便。
如图1，反应器1底部接通有供给管路21，供给管路21远离反应器1的一端接通有储液罐2，供给管路21上朝着反应器1的方向依次设有第一蠕动泵22与第四隔膜阀24，培养液在过滤过程中有一部分随着小分子量的产物和底物从排污口31排出，此时通过第一蠕动泵22将储液罐2中的培养液泵送至反应器1中，维持反应器1内部培养液恒定。
如图1，供给管路21上设有质量流量计23，质量流量计23位于第一蠕动泵22与第四隔膜阀24之间，质量流量计23对第一蠕动泵22泵送的培养液进行实时监测。
如图1，反应器1底端设有台秤11，台秤11放置在地面上，台秤11对储液罐2中的培养液进行称重。
如图1，台秤11上设有控制模块12，控制模块12与第一蠕动泵22、磁悬浮泵15与质量流量计23信号连接，台秤11将称重数值发送至控制模块12中，然后通过控制模块12控制第一蠕动泵22与磁悬浮泵15的泵送培养液的量，此时质量流量计23将数值发送至控制模块12中供操作人员监测，自动控制反应器1中培养液的出量与进量，并保持一至，提高该装置智能性。
如图2和图3，中空纤维过滤器3两端设有密封接头33，密封接头33分别与第一循环管路13、第二循环管路18的接通端均设有环形槽8，密封接头33与第一循环管路13、第二循环管路18之间分别设密封圈9，各个密封圈9顶端与底端均设有环形凸起91，各个环形凸起91分别位于环形槽8内部，各个密封圈9外侧设有环形状的楔形槽92，各个楔形槽92内部套设有环形状的楔形块72，楔形块72外侧将楔形块72压紧在楔形槽92内部的锁紧件，通过锁紧件将楔形块72压紧在楔形槽92内部，使得密封圈9与密封接头33、第一循环管路13与第二循环管路18之间的接触更为紧密，提高密封接头33、第一循环管路13与第二循环管路18之间的密封性。
如图2和图3，锁紧件包括卡接在第一循环管路13、第二循环管路18与密封接头33翻边上的第一锁紧环7与第二锁紧环71，第一锁紧环7与第二锁紧环71转动连接，第二锁紧环71的折边上转动连接有螺杆73，螺杆73远离第二锁紧环71的一端位于第一锁紧环7折边的内部且延伸出第一锁紧环7的折边，螺杆73的延伸端螺纹连接有螺纹套74，螺纹套74与第一锁紧环7的折边相抵触，通过第一锁紧环7与第二锁紧环71将密封接头33与第一循环管路13、第二循环管路18分别锁紧固定，提高密封接头33与第一循环管路13、第二循环管路18连接处的稳定性。
工作原理：磁悬浮泵15将反应器1内部的培养液通过第一循环管路13泵送至中空纤维过滤器3中过滤，小分子量的产物和底物从中空纤维半透膜透过并从排污口31排出，截流的细胞通过第二循环管道重新回到反应器1中，此时第二蠕动泵42将中空纤维半透膜透过的小分子量的产物和底物泵送至回收罐4中进行回收，同时通过控制模块12控制第一蠕动泵22与磁悬浮泵15的泵送培养液的量，此时质量流量计23将数值发送至控制模块12中供操作人员监测，自动控制反应器1中培养液的出量与进量，使得反应器1中的培养液保持恒定，提高该装置智能性，当小分子量的产物和底物在中空纤维半透膜外表面淤积过多时，此时开启第六隔膜阀54，此时水泵51将清洗液通过清洗管路5泵送至中空纤维过滤器3中，同时过滤膜53对清洗液进一步过滤，对中空纤维半透膜上淤积的小分子量的产物和底物高压冲洗并从排污口31排出，然后打开截止阀61，此时高温蒸汽通过蒸汽管路6与清洗管路5进入中空纤维过滤器3中进行灭菌，同时减压阀62维持蒸汽压力，然后蒸汽冷凝水从排污口31排出，同时第二蠕动泵42将清洗液与蒸汽冷凝液泵送至回收罐4中进行回收，进而方便清洗中空纤维过滤器3，防止造成细胞染菌的风险，同时第三隔膜阀17与第二隔膜阀16关闭防止高温蒸汽与清洗液倒流至反应器1中。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种连续灌流生产的全自动生物反应器，包括反应器(1)，其特征在于，所述反应器(1)底部接通有第一循环管路(13)，所述第一循环管路(13)上依次接通有磁悬浮泵(15)与中空纤维过滤器(3)，所述中空纤维过滤器(3)的输出端接通有第二循环管路(18)，所述第二循环管路(18)远离中空纤维过滤器(3)的一端与反应器(1)顶端接通，所述中空纤维过滤器(3)上设有排污口(31)与清洗口(32)，所述排污口(31)上设有排污件，所述清洗口(32)上接通有清洗管路(5)，所述清洗管路(5)朝着清洗口(32)的方向依次接通有水泵(51)、止逆阀(52)、过滤膜(53)与第六隔膜阀(54)，所述清洗管路(5)上接通有蒸汽管路(6)，所述蒸汽管路(6)朝着清洗口(32)的方向依次接通有截止阀(61)与减压阀(62)，所述蒸汽管路(6)位于第六隔膜阀(54)与过滤膜(53)之间。
2.根据权利要求1所述的一种连续灌流生产的全自动生物反应器，其特征在于，所述第一循环管路(13)上设有第一隔膜阀(14)与第二隔膜阀(16)，所述磁悬浮泵(15)位于第一隔膜阀(14)与第二隔膜阀(16)之间。
3.根据权利要求1所述的一种连续灌流生产的全自动生物反应器，其特征在于，所述第二循环管路(18)上设有第三隔膜阀(17)。
4.根据权利要求1所述的一种连续灌流生产的全自动生物反应器，其特征在于，所述排污件包括与排污口(31)接通的排污管路(41)，所述排污管路(41)远离排污口(31)的一端接通有回收罐(4)，所述排污管路(41)上朝着回收罐(4)的方向依次设有第五隔膜阀(43)与第二蠕动泵(42)。
5.根据权利要求1所述的一种连续灌流生产的全自动生物反应器，其特征在于，所述反应器(1)底部接通有供给管路(21)，所述供给管路(21)远离反应器(1)的一端接通有储液罐(2)，所述供给管路(21)上朝着反应器(1)的方向依次设有第一蠕动泵(22)与第四隔膜阀(24)。
6.根据权利要求5所述的一种连续灌流生产的全自动生物反应器，其特征在于，所述供给管路(21)上设有质量流量计(23)，所述质量流量计(23)位于第一蠕动泵(22)与第四隔膜阀(24)之间。
7.根据权利要求1所述的一种连续灌流生产的全自动生物反应器，其特征在于，所述反应器(1)底端设有台秤(11)，所述台秤(11)放置在地面上。
8.根据权利要求7所述的一种连续灌流生产的全自动生物反应器，其特征在于，所述台秤(11)上设有控制模块(12)，所述控制模块(12)与第一蠕动泵(22)、磁悬浮泵(15)与质量流量计(23)信号连接。
9.根据权利要求1所述的一种连续灌流生产的全自动生物反应器，其特征在于，所述中空纤维过滤器(3)两端设有密封接头(33)，所述密封接头(33)分别与第一循环管路(13)、第二循环管路(18)的接通端均设有环形槽(8)，所述密封接头(33)与第一循环管路(13)、第二循环管路(18)之间分别设密封圈(9)，各个所述密封圈(9)顶端与底端均设有环形凸起(91)，各个所述环形凸起(91)分别位于环形槽(8)内部，各个所述密封圈(9)外侧设有环形状的楔形槽(92)，各个所述楔形槽(92)内部套设有环形状的楔形块(72)，所述楔形块(72)外侧将楔形块(72)压紧在楔形槽(92)内部的锁紧件。
10.根据权利要求9所述的一种连续灌流生产的全自动生物反应器，其特征在于，所述锁紧件包括卡接在第一循环管路(13)、第二循环管路(18)与密封接头(33)翻边上的第一锁紧环(7)与第二锁紧环(71)，所述第一锁紧环(7)与第二锁紧环(71)转动连接，所述第二锁紧环(71)的折边上转动连接有螺杆(73)，所述螺杆(73)远离第二锁紧环(71)的一端位于第一锁紧环(7)折边的内部且延伸出第一锁紧环(7)的折边，所述螺杆(73)的延伸端螺纹连接有螺纹套(74)，所述螺纹套(74)与第一锁紧环(7)的折边相抵触。
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