CN208362367U - 一种细胞培养生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种细胞培养生物反应器，属于细胞培养技术领域，包括罐体，罐体的上方设有上进气口，下方设有下进气口，罐体底部中央设有磁力搅拌机构，磁力搅拌机构连接有位于罐体内部的搅拌轴，搅拌轴的顶端设有上桨叶，搅拌轴自上而下依次设有相间分布的第一搅拌机构和第二搅拌机构，第二搅拌机构的长度长于第一搅拌机构的长度；搅拌轴下方设有微泡环，微泡环包括自上而下直径逐渐变小的至少2个空心分环以及连接分环的第一进气杆，第一进气杆与下进气口间以第二进气杆相连通，分环的下表面设有若干均匀分布的气孔。本实用新型通气均匀且效率高，细胞和营养物质混合均匀，能够满足大容积罐体生产，产量高且产品质量均一。

Description

一种细胞培养生物反应器

技术领域

本实用新型属于细胞培养技术领域，具体涉及一种细胞培养生物反应器。

背景技术

生物反应器是大规模细胞悬浮培养的核心设备，能够有效地增加细胞单位体积的培养密度，是此类产品大规模生产的重要支柱。我国已经是世界疫苗产品的最大生产国和最大使用国，且以每年15％的速度递增；近年来，抗体药物的研制和市场需求也大幅增长。为提高生产效率及产品质量，有效降低生产成本，改变以转瓶培养细胞的落后生产工艺，急需千升级以上产量规模的动物细胞培养反应器。

现有的细胞培养反应器容积普遍偏小，目前主要停留在3000L以下，产量低、能耗高、劳动力需求大、产品质量不均一、污染难于掌控，因此综合性能和生产效率不高。

现有实用新型专利申请细胞反应器(申请号为CN201710482335.5)公开了一种细胞反应器，其技术方案要点是包括罐体、设置于罐体内的搅拌器、用于驱动所述搅拌器的驱动机构，所述罐体上设置有连通罐体内外的通气管，所述通气管的外端连接至气源，所述通气管位于罐体内的一端连接有封闭的纤维管，所述纤维管与所述通气管连通。该实用新型解决了现有的细胞反应器因通气产生气泡而造成细胞损伤的问题，从而达到提高细胞密度的效果，但是通气均匀性差且效率低，无法满足大容积的生物反应器。

因此急需一种通气均匀且效率高，细胞和营养物质混合均匀，能够满足大容积罐体生产，产量高且产品质量均一的细胞培养生物反应器。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种细胞培养生物反应器，通气均匀且效率高，细胞和营养物质混合均匀，能够满足大容积罐体生产，产量高且产品质量均一。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种细胞培养生物反应器，包括罐体，所述罐体的上方设有上进气口，下方设有下进气口，所述罐体底部中央设有磁力搅拌机构，所述磁力搅拌机构连接有位于所述罐体内部的搅拌轴，所述搅拌轴的顶端设有上桨叶，所述搅拌轴自上而下依次设有相间分布的第一搅拌机构和第二搅拌机构；

所述第一搅拌机构包括固定于所述搅拌轴的固定环，所述固定环连接有若干第一横轴，所述第一横轴的末端设有第一桨叶；所述第二搅拌机构包括与所述搅拌轴固接的第二横轴，所述第二横轴的末端设有横板，所述横板连接有第二桨叶，所述第二横轴的长度长于所述第一横轴的长度；

所述搅拌轴下方设有微泡环，所述微泡环包括自上而下直径逐渐变小的至少2个空心分环以及连接所述分环的第一进气杆，所述第一进气杆与所述下进气口间以第二进气杆相连通，所述分环的下表面设有若干均匀分布的气孔。

优选的，所述分环为带有缺口的圆形环，所述分环的两个端部处均设有可拆卸的堵头，便于分环的清洗和维护。

优选的，所述堵头与所述分环的端部为螺纹连接，拆卸方便。

优选的，所述第一进气杆与所述第二进气杆间以丝口螺母相连，拆卸方便；所述第一进气杆与平面间呈30度夹角，其作用是将微泡环置于搅拌机构下方，又不与搅拌机构有刮碰。

优选的，所述气孔的直径为0.1毫米，相邻两个所述气孔的距离为1厘米。

优选的，所述上进气口的高度高于所述罐体内液面高度50厘米，保证表层进气不直接吹打到细胞培养液体中，防止产生较多的泡沫。

优选的，所述磁力搅拌机构包括依次相连的电机、外传动轴和内传动轴，所述外传动轴与所述内传动轴间设有相对的外磁组件和内磁组件，所述内传动轴与所述搅拌轴的底端相连，其动力传递完全依靠磁钢产生的电磁力，搅拌效果好，且不易染菌。

优选的，所述磁力搅拌机构与所述罐体的相接处设有隔离套，有利于保证罐体内的无菌环境。

优选的，所述罐体的内壁上设有挡板，与搅拌机构相配合，实现低剪切力场下的高效氧传质、细胞和营养物质的均匀混合。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的搅拌轴设有上桨叶以及相间分布的第一搅拌机构和第二搅拌机构，上桨叶可对罐体上方的液体进行搅拌，第一搅拌机构可对罐体中心的液体进行搅拌，第二搅拌机构可对罐体内壁附近的液体进行搅拌，从而实现罐体内各处细胞和营养物质的均匀混合。

(2)本实用新型设有微泡环，微泡环包括自上而下直径逐渐变小的若干空心分环，能够从不同的高度以及各个方向对罐体的细胞通气，气孔设于分环的下表面，能够防止细胞碎片将气孔堵塞，可以满足7500L大体积罐体的细胞培养，从而极大的提高了产量，也提升了产品质量。

(3)本实用新型采用底部正中磁力搅拌，密封效果好，降低了染菌风险，有利于细胞的顺利培养。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是第一搅拌机构的结构示意图；

图3是实施例中微泡环的主视结构示意图；

图4是实施例中微泡环的仰视结构示意图；

图5是磁力搅拌机构的结构示意图。

图中标记为：1、罐体；2、上进气口；3、搅拌轴；4、上桨叶；5、第一搅拌机构；51、固定环；52、第一横轴；53、第一桨叶；6、第二横轴；7、横板；8、第二桨叶；9、挡板；10、下进气口；11、第二进气杆；12、第一进气杆；13、上环；14、下环；15、磁力搅拌机构；151、电机；152、外传动轴；153、内磁组件；154、外磁组件；155、隔离套；156、内传动轴；16、丝口螺母；17、气孔；18、堵头。

具体实施方式

如图1所示，一种细胞培养生物反应器，包括罐体1，罐体1的上方设有上进气口2，下方设有下进气口10，上进气口2的高度高于罐体1内液面高度50厘米，保证表层进气不直接吹打到细胞培养液体中，防止产生较多的泡沫。

如图1和图2所示，罐体1底部中央设有磁力搅拌机构15，磁力搅拌机构15连接有位于罐体1内部的搅拌轴3，搅拌轴3的顶端设有上桨叶4，搅拌轴3自上而下依次设有相间分布的第一搅拌机构5和第二搅拌机构。第一搅拌机构5包括固定于搅拌轴3的固定环51，固定环51连接有若干第一横轴52，第一横轴52的末端设有第一桨叶53；第二搅拌机构包括与搅拌轴3固接的第二横轴6，第二横轴6的末端设有横板7，横板7连接有第二桨叶8，第二横轴6的长度长于第一横轴52的长度。罐体1的内壁上设有挡板9，与搅拌机构相配合，实现低剪切力场下的高效氧传质、细胞和营养物质的均匀混合。

如图1、图3和图4所示，搅拌轴3下方设有微泡环，微泡环包括自上而下直径逐渐变小的至少2个空心分环，本实施例分环的数量为2个，包括上环13和下环14，上环13和下环14间以第一进气杆12相连，第一进气杆连12与下进气口10间以第二进气杆11相连通，上环13和下环14的下表面均设有若干均匀分布的气孔17，气孔17的直径为0.1毫米，相邻两个气孔17的距离为1厘米。上环13和下环14为带有缺口的圆形环，且两个端部处均设有堵头18，堵头18与分环的端部为螺纹连接，拆卸方便，便于微泡环的清洗和维护。第一进气杆12与第二进气杆11间以丝口螺母16相连，拆卸方便；第一进气杆12与平面间呈30度夹角，其作用是将微泡环置于搅拌机构下方，又不与搅拌机构有刮碰。

如图5所示，磁力搅拌机构15包括依次相连的电机151、外传动轴152和内传动轴156，外传动轴152与内传动轴156间设有相对的外磁组件154和内磁组件153，内传动轴156与搅拌轴3的底端相连，其动力传递完全依靠磁钢产生的电磁力，搅拌效果好，且不易染菌。磁力搅拌机构15与罐体1的相接处设有隔离套155，有利于保证罐体1内的无菌环境。

本实用新型的优势为：

(1)本实用新型的搅拌轴设有上桨叶以及相间分布的第一搅拌机构和第二搅拌机构，上桨叶可对罐体上方的液体进行搅拌，第一搅拌机构可对罐体中心的液体进行搅拌，第二搅拌机构可对罐体内壁附近的液体进行搅拌，从而实现罐体内各处细胞和营养物质的均匀混合。

(2)本实用新型设有微泡环，微泡环包括自上而下直径逐渐变小的若干空心分环，能够从不同的高度以及各个方向对罐体的细胞通气，气孔设于分环的下表面，能够防止细胞碎片将气孔堵塞，可以满足7500L大体积罐体的细胞培养，从而极大的提高了产量，也提升了产品质量。

(3)本实用新型采用底部正中磁力搅拌，密封效果好，降低了染菌风险，有利于细胞的顺利培养。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种细胞培养生物反应器，其特征在于，包括罐体，所述罐体的上方设有上进气口，下方设有下进气口，所述罐体底部中央设有磁力搅拌机构，所述磁力搅拌机构连接有位于所述罐体内部的搅拌轴，所述搅拌轴的顶端设有上桨叶，所述搅拌轴自上而下依次设有相间分布的第一搅拌机构和第二搅拌机构；

所述第一搅拌机构包括固定于所述搅拌轴的固定环，所述固定环连接有若干第一横轴，所述第一横轴的末端设有第一桨叶；所述第二搅拌机构包括与所述搅拌轴固接的第二横轴，所述第二横轴的末端设有横板，所述横板连接有第二桨叶，所述第二横轴的长度长于所述第一横轴的长度；

所述搅拌轴下方设有微泡环，所述微泡环包括自上而下直径逐渐变小的至少2个空心分环以及连接所述分环的第一进气杆，所述第一进气杆与所述下进气口间以第二进气杆相连通，所述分环的下表面设有若干均匀分布的气孔。

2.根据权利要求1所述的一种细胞培养生物反应器，其特征在于，所述分环为带有缺口的圆形环，所述分环的两个端部处均设有可拆卸的堵头。

3.根据权利要求2所述的一种细胞培养生物反应器，其特征在于，所述堵头与所述分环的端部为螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种细胞培养生物反应器，其特征在于，所述第一进气杆与所述第二进气杆间以丝口螺母相连，所述第一进气杆与平面间呈30度夹角。

5.根据权利要求1所述的一种细胞培养生物反应器，其特征在于，所述气孔的直径为0.1毫米，相邻两个所述气孔的距离为1厘米。

6.根据权利要求1所述的一种细胞培养生物反应器，其特征在于，所述上进气口的高度高于所述罐体内液面高度50厘米。

7.根据权利要求1所述的一种细胞培养生物反应器，其特征在于，所述磁力搅拌机构包括依次相连的电机、外传动轴和内传动轴，所述外传动轴与所述内传动轴间设有相对的外磁组件和内磁组件，所述内传动轴与所述搅拌轴的底端相连。

8.根据权利要求1所述的一种细胞培养生物反应器，其特征在于，所述磁力搅拌机构与所述罐体的相接处设有隔离套。

9.根据权利要求1所述的一种细胞培养生物反应器，其特征在于，所述罐体的内壁上设有挡板。