CN202543221U - 一种微载体细胞反应器及其通气管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于微载体细胞反应器的通气管，包括中心通气管(1)，所述中心通气管(1)的底端设有出气孔(11)；所述中心通气管(1)外部还设有套管(2)，所述套管(2)包括通气网管(21)和设于所述通气网管(21)上方的消泡网管(23)，所述通气网管(21)和所述消泡网管(23)之间设有连接管(22)；所述通气网管(21)的网眼的横截面积小于所述微载体细胞反应器中的微载体的横截面积，且小于所述出气孔(11)的横截面积。这种通气管既能满足细胞培养的供氧需求，又能避免在通气过程中对细胞造成伤害，提高细胞培养的存活率。此外，本实用新型还提供一种包括上述通气管的微载体细胞反应器，具有相同的效果。

Description

一种微载体细胞反应器及其通气管

技术领域

本实用新型涉及生物技术领域，尤其涉及一种用于微载体细胞反应器的通气管。此外，本实用新型还涉及一种包括上述通气管的微载体细胞反应器。

背景技术

哺乳动物的细胞培养指的是在细胞的体外条件下，用培养液维持细胞生长与增殖的技术。微载体细胞反应器通常包括培养罐和通气管。培养罐中盛放培养液和细胞，为细胞提供生长环境，通气管用于向培养罐中输送气体，细胞在培养过程中吸取培养液中的营养和气体中的溶解氧，以供自身生长的需要。

目前的动物细胞微载体培养通气的方法主要有两种。一种是采用表层供氧加搅拌的方式来进行，这种方法的缺点是：气液比表面积太小，表层通气供氧往往供氧量不够。另一种方法是采用深层通气，即采用一根通气管插入培养罐的底部进行供气，这种方法的供氧量可以满足细胞生长的需要，但是由于气泡上升的过程中会捕获细胞，因此当气泡在上升过程中破裂时，破裂产生的剪切力会将细胞拉裂而导致细胞死亡，这样会造成在整个培养周期中损伤大量的细胞。

有鉴于此，亟待针对现有技术中的微载体细胞反应器的通气管进行进一步的优化设计，使其既能满足细胞培养的供氧需求，又能避免在通气过程中对细胞造成伤害，提高细胞培养的存活率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题为提供一种用于微载体细胞反应器的通气管，使其既能满足细胞培养的供氧需求，又能避免在通气过程中对细胞造成伤害，提高细胞培养的存活率。此外，本实用新型要解决的另一个技术问题为提供一种包括上述通气管的微载体细胞反应器。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于微载体细胞反应器的通气管，包括中心通气管，所述中心通气管的底端设有出气孔；所述中心通气管外部还设有套管，所述套管包括通气网管和设于所述通气网管上方的消泡网管，所述通气网管和所述消泡网管之间设有连接管；所述通气网管的网眼的横截面积小于所述微载体细胞反应器中的微载体的横截面积，且小于所述出气孔的横截面积。

优选地，所述消泡网管的网眼的横截面积也小于所述出气孔的横截面积。

优选地，所述通气网管包括内层网管、中间层网管和外层网管。

优选地，所述中间层网管与所述内层网管、所述外层网管三者焊接于一体。

优选地，所述中心通气管顶端设有单向阀，所述单向阀开口方向为从上到下的方向。

优选地，所述出气孔的数目为多个，所述出气孔的直径范围为1mm至2mm。

优选地，所述消泡网管和所述通气网管均为不锈钢网管。

本实用新型提供一种用于微载体细胞反应器的通气管，其中心通气管外部还设有套管，套管包括通气网管和设于通气网管上方的消泡网管，通气网管和消泡网管之间设有连接管；通气网管的网眼的横截面积小于微载体细胞反应器中的微载体横截面积，且小于出气孔的横截面积。

采用这种结构，在工作过程中，将通气管插入培养罐中后，使培养罐中的培养液的液面高于通气网管且低于消泡网管，即培养液的液面处于连接管处，培养罐中培养液会通过通气网管的网眼流入到通气网管中。向中心通气管顶部通入气体，气体从中心通气管的底部喷出，形成连续的气泡在通气网管中上升，气泡在上升的过程中不断地溶入培养液中。由于气泡上升，使得通气网管内外产生压力差，通气网管下部，网管内的压力小于网管外，形成负压效应。在这个压差作用下，培养罐中位于通气网管底部外侧的培养液穿过通气网管底部的网眼进入通气网管内，与此同时，富含气体成分的培养液则从通气网管的顶部穿过网眼，混溶到通气网管外的培养液中，以供细胞吸收。

由上述工作过程可以看出，采用这样结构的通气管能够形成“培养液从通气网管下半部流入-培养液在通气网管内吸收气体养分-培养液从通气网管上半部流出”的循环过程。在这个循环过程中，由于通气网管的网眼横截面积小于所述微载体细胞反应器中所用的微载体的横截面积，并且小于出气孔的横截面积。因此通气网管外贴附着细胞的微载体不会进入通气网管内，并且从出气孔喷出的气泡也不会到通气网管外，即细胞和气泡被通气网管隔离开来，因此避免了气泡破裂时产生的剪切力将细胞撕裂杀死的可能性，保证了细胞培养过程的稳定性，大大提高了细胞培养的存活率。

本实用新型还提供一种微载体细胞反应器，包括培养罐；还包括如上所述的通气管，所述通气管插装于所述培养罐中。

由于上述通气管具有上述技术效果，因此，包括该通气管的微载体细胞反应器也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本实用新型所提供通气管的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1中的通气网管的管壁的局部放大图。

其中，图1至图2中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

中心通气管1；套管2；通气网管21；连接管22；消泡网管23；内层网管211；中间层网管212；外层网管213；出气孔11。

具体实施方式

本实用新型的核心为提供一种用于微载体细胞反应器的通气管，使其既能满足细胞培养的供氧需求，又能避免在通气过程中对细胞造成伤害，提高细胞培养的存活率。此外，本实用新型的另一核心为提供一种包括上述通气管的微载体细胞反应器。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型所提供通气管的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型提供一种用于微载体细胞反应器的通气管，该通气管包括中心通气管1和设于中心通气管1外部的套管2，中心通气管1的底端设有出气孔11，套管2包括通气网管21和设于通气网管21上方的消泡网管23，通气网管21和消泡网管23之间设有连接管22；通气网管21的网眼横截面积小于微载体细胞反应器的中的微载体的横截面积，且小于出气孔11的横截面积。

采用这种结构，在工作过程中，将通气管插入培养罐中后，使培养罐中的培养液的液面高于通气网管21且低于消泡网管23，即培养液的液面处于连接管22处后，培养罐中培养液会通过通气网管21的网眼流入到通气网管21中。向中心通气管1顶部通入气体，气体从中心通气管1的底部喷出，形成连续的气泡在通气网管21中上升，气泡在上升的过程中不断溶入培养液中。由于气泡上升，使得通气网管21内外产生压力差，通气网管21下部，通气网管21内的压力小于通气网管21外，形成负压效应。在这个压差作用下，培养罐中位于通气网管21底部外侧的培养液穿过通气网管21底部的网眼进入通气网管21内，与此同时，富含气体成分的培养液则从通气网管21的顶部穿过网眼，混溶到通气网管21外的培养液中，以供细胞吸收。

由上述工作过程可以看出，采用这种结构的通气管能够形成“培养液从通气网管21下半部流入-培养液在通气网管21内吸收气体养分-培养液从通气网管21上半部流出”的循环过程。在这个循环过程中，由于通气网管21的网眼横截面积小于微载体细胞反应器的中的微载体的横截面积，且小于出气孔11的横截面积，因此通气网管21内部气泡不会跑出通气网管21外，通气网管21外贴附着细胞的微载体也不会进入通气网管21内，即细胞和气泡被通气网管21隔离开来，因此避免了气泡破裂时产生的剪切力将细胞撕裂杀死的可能性，保证了细胞培养过程的稳定性，大大提高了细胞培养的存活率。

还可以进一步设置上述通气管的其他结构形式。

在另一种具体实施方式中，如图1所示，上述消泡网管23的网眼的横截面积也小于出气孔11的横截面积。

采用这种结构形式，在气泡的上升过程中，部分气体混溶解入培养液中，其余的气泡上升至培养液液面后进行堆积，由于消泡网管23的网眼的横截面积小于出气孔11的横截面积，使得堆积的气泡不会直接穿出消泡网管23的网眼，而是在消泡网管23的空腔中不断堆积，当压力达到一定程度后相互挤压破裂，此时气泡中的气体和液体分离，分离出的气体穿过消泡网管23的网眼液体薄膜，释放到培养罐的上方，分离出的液体则飞溅到消泡网管23的内管壁上，并顺着内管壁向下流动，直至流到通气网管21的培养液中。

由此可见，上述结构的消泡网管23能够防止气泡直接穿出消泡网管23外部，避免了气泡穿到外部后落至培养液液面表面，进而发生破裂对细胞造成伤害等现象的发生，进一步保证了通气管的工作安全性和稳定性。

请参考图2，图2为图1中的通气网管的管壁的局部放大图。

另一种具体实施方式中，如图2所示，上述通气网管21可以包括内层网管211、中间层网管212和外层网管213。这样，三层网管结构增加了网管的强度、进一步增强了通气网管21对细胞和气泡的隔离作用。具体地，内层网管211、中间层网管212和外层网管213三者可以采用焊接的方式连接于一体，保证通气网管21的强度和刚度，当然也可以采用其他方式连接。

具体地，上述内层网管211可以采用0.8～1.0mm的薄板，冲制10×10mm的方孔，中间层网管212、外层网管213上不锈钢网的网眼系方形，开度可以分别采用为300μ～500μ、80μ～120μ，当然还可以采用其他尺寸和形状的网眼。

在另一种具体实施方式中，上述中心通气管1顶端可以设有单向阀，单向阀开口方向为从上到下的方向。

采用这种结构，当通气管插入到培养罐中时，向中心通气管1中通入气体时，气体压力能够打开单向阀的阀口，使得气体连续不断地通入培养罐底部；当停止向中心通气管1中通入气体时，由于单向阀的存在，通气网管21底部的培养液也不会由于压差作用通过中心通气管1底部的出气孔11流入中心通气管1的上部。这样既保证了通入气体的稳定性，又避免了液体倒流，进一步增强了通气管的工作安全性和稳定性。

在另一种具体实施方式中，上述设于中心通气管1底部的出气孔11的数目可以为多个，例如可以具体为6～8个，出气孔11的直径范围可以为1mm至2mm。这样，气体从中心通气管1顶部导入后，从中心通气管1底部的出气孔11中喷出的气泡数量较多，每个气泡的体积较小，这使得气泡在上升的过程中能够更充分地与通气网管21中的培养液接触，以使气体能够更好地溶解到培养液中，进而使得从通气网管21顶部流出的培养液提供给细胞更多的养分。

在另一种具体实施方式中，消泡网管23和通气网管21可以为不锈钢网管，例如316L不锈钢网管。不锈钢管不仅能够保证通气管的强度，并且还能避免长期在培养液中浸泡发生化学反应的现象，进一步保证了通气管的工作稳定性。当然，上述消泡网管23和通气网管21还可以采用其他稳定性较高的材料的网管。

此外，本实用新型还提供一种微载体细胞反应器，包括培养罐，还包括如上的通气管，通气管插装于培养罐中。

由于上述通气管具有上述技术效果，因此，包括该通气管的微载体细胞反应器也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

以上对本实用新型所提供的一种微载体细胞反应器及其通气管进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于微载体细胞反应器的通气管，包括中心通气管(1)，所述中心通气管(1)的底端设有出气孔(11)；其特征在于，所述中心通气管(1)外部还设有套管(2)，所述套管(2)包括通气网管(21)和设于所述通气网管(21)上方的消泡网管(23)，所述通气网管(21)和所述消泡网管(23)之间设有连接管(22)；所述通气网管(21)的网眼的横截面积小于所述微载体细胞反应器中的微载体的横截面积，且小于所述出气孔(11)的横截面积。

2.根据权利要求1所述的用于微载体细胞反应器的通气管，其特征在于，所述消泡网管(23)的网眼的横截面积也小于所述出气孔(11)的横截面积。

3.根据权利要求2所述的用于微载体细胞反应器的通气管，其特征在于，所述通气网管(21)包括内层网管(211)、中间层网管(212)和外层网管(213)。

4.根据权利要求3所述的用于微载体细胞反应器的通气管，其特征在于，所述中间层网管(212)与所述内层网管(211)、所述外层网管(213)三者焊接于一体。

5.根据权利要求1-4任一项所述的用于微载体细胞反应器的通气管，其特征在于，所述中心通气管(1)顶端设有单向阀，所述单向阀开口方向为从上到下的方向。

6.根据权利要求1-4任一项所述的用于微载体细胞反应器的通气管，其特征在于，所述出气孔(11)的数目为多个，所述出气孔(11)的直径范围为1mm至2mm。

7.根据权利要求1-4任一项所述的用于微载体细胞反应器的通气管，其特征在于，所述消泡网管(23)和所述通气网管(21)均为不锈钢网管。

8.一种微载体细胞反应器，包括培养罐；其特征在于，还包括如权利要求1-7任一项所述的通气管，所述通气管插装于所述培养罐中。

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