CN210945555U - 一种生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统，包括有一套进液管道连接系统、一套出液管道连接系统及设于这两者之间的生物反应器，所述进液管道连接系统包括进液六通接头、进液泵管、进液硅胶管，所述进液六通接头通过进液泵管和进液硅胶管的组合与培养液袋的进液端连接；所述出液管道连接系统包括出液六通接头、出液泵管、出液硅胶管，出液六通接头通过出液泵管和出液硅胶管的组合与废液袋的进液端连接，通过进液、出液六通接头，采用液体分流的操作，连接多个培养液袋和废液袋，有效消除了原有技术对流速流量的限制，提高换液效率，缩短了换液所需的时间，使大量培养液换液或者洗细胞的操作得以实现。

Description

一种生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统

技术领域

本实用新型属于生物制药的技术领域，尤其涉及一种生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统。

背景技术

当前生物制药行业中的生物反应器培养大多数是采用连续的灌流式培养，在连续培养过程中往往需要排出反应罐内培养废液、补充新的培养液，需要全换液清洗细胞或者替换其他类型的培养液。然而随着生物制药技术的发展，细胞培养规模不断的放大，相对的，生物反应罐的体积也越来越大，现有的单一管道连接系统已经不能满足生物反应器的生产操作。

于是一些企业设计了一种四个通接头的生物反应器灌流培养管道连接系统来解决单一管道存在的问题，虽然也可以实现生物反应器灌流培养，也可快速换液，但是该专利还是存在有所不足的地方，比如最多只能连接2个培养基和2个废液袋，来进行换液操作，有时候由于通管道数量、硅胶管管径大小、培养液和废液袋的个数等限制流速和流量，在使用比Cellipower 09 50L更大的反应罐，如Cellipower 09 100L时，就会存在换液时间长、换液效率低下、换液过程中重复大量操作等问题。

另外，现有技术中的生物反应器的管道连接系统还存在一个问题，比如通接头的接头尺寸不能根据用户所需进行调整等问题。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的问题，降低因为换液时间过长而造成细胞死亡的风险，提高换液效率，简化无菌操作，并减少换液过程中的无菌操作，以降低污染的风险，本实用新型设计一套具有快速换液功能的管道连接系统，为全换液或者洗细胞等提供一种解决方案。

实现上述目的本实用新型采用了如下的技术方案为：一种生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统，包括有一套进液管道连接系统、一套出液管道连接系统及设于这两者之间的生物反应器，所述进液管道连接系统包括进液六通接头、进液泵管、进液硅胶管，所述进液六通接头通过进液泵管和进液硅胶管的组合与培养液袋的进液端连接；所述出液管道连接系统包括出液六通接头、出液泵管、出液硅胶管，出液六通接头通过出液泵管和出液硅胶管的组合与废液袋的进液端连接，培养液袋中的培养液经进液管道连接系统流入生物反应器后从出液管道连接系统将废液排到废液袋中。

一个更优的方案是：所述进液六通接头包括有第一进液端口、第二进液端口、第三进液端口、第四进液端口、第五进液端口、第六进液端口，所述培养液袋设有五个，所述进液硅胶管包括第一进液硅胶管、第二进液硅胶管、第三进液硅胶管、第四进液硅胶管、第五进液硅胶管、第六进液硅胶管，通过进液六通接头的第六个端口对培养液袋中的液体进行分流，通过多个进液端口、多个培养液袋、多个进液硅胶管起到快速换液的作用而且无需进行繁琐、复杂的操作，简化了操作流程。

进一步地，所述生物反应器包括进液阀和出液阀，所述进液阀设于生物反应器的顶端，所述出液阀设于生物反应器的底端，所述进液阀与进液管道连接系统相连接，所述出液阀与出液管道连接系统相连接。

更进一步地，所述第一进液端口通过第一进液硅胶管与第一个培养液袋的出液端连接，所述第二进液端口通过第二进液硅胶管与第二个培养液袋的出液端连接，所述第三进液端口通过第三进液硅胶管和进液泵管的组合与第三个培养液袋的出液端连接，所述第四进液端口通过第四进液硅胶管与第四个培养液袋的出液端连接，所述第五进液端口通过第五进液硅胶管与第五个培养液袋的出液端连接，所述第六进液端口通过第六进液硅胶管和进液泵管与生物反应器的进液阀连接。

进一步地，所述出液六通接头包括有第一出液端口、第二出液端口、第三出液端口、第四出液端口、第五出液端口、第六出液端口，所述废液袋设有五个，所述出液硅胶管包括第一出液硅胶管、第二出液硅胶管、第三出液硅胶管、第四出液硅胶管、第五出液硅胶管、第六出液硅胶管，通过出液六通接头的六个端口对培养液袋中的液体进行分流。

更进一步地，所述第一出液端口通过第一出液硅胶管和第一个废液袋的进液端连接，所述第二出液端口通过第二出液硅胶管和第二个废液袋的进液端连接，所述第三出液端口通过第三出液硅胶管和出液泵管的组合与生物反应器的进液阀连接，所述第四出液端口通过第四出液硅胶管和第三个废液袋的进液端连接，所述第五出液端口通过第五出液硅胶管和第四个废液袋的进液端连接，所述第六出液端口通过第六出液硅胶管和出液泵管的组合与第五个废液袋的进液端连接。

进一步地，所述进液泵管和出液泵管上配置有蠕动泵，用于进行生物反应器的换液操作。

更进一步地，所述第一进液端口、第二进液端口、第三进液端口、第四进液端口、第五进液端口、第六进液端口上均设有止流夹。

进一步地，所述第一出液端口、第二出液端口、第三出液端口、第四出液端口、第五出液端口、第六出液端口上均设有止流夹。

更进一步地，所述进液六通接头和出液六通接头采用316L食品级不锈钢材料，不仅可以满足食品、制药、等行业卫生质量的要求，还可以替代进口，具有结构简单、造型美观、装拆快捷，操作灵活，流体阻力小，使用安全可靠等优点。

进一步地，所述进液六通接头和出液六通接头的每个端口上都设有倒刺。

更进一步地，所述进液六通接头和出液六通接头的每个端口的尺寸可以根据用户所需的尺寸进行调整制造，还可以同时连接6条不同管道且相互连通的端口。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的进液六通接头通过进液泵管和进液硅胶管的组合与培养液袋的进液端连接，出液六通接头通过出液泵管和出液硅胶管的组合与废液袋的进液端连接，培养液袋中的培养液经进液管道连接系统流入生物反应器后从出液管道连接系统将废液排到废液袋中，通过采用管径更大的硅胶管、更高转速的蠕动泵、进液六通接头、出液六通接头，采用液体分流的操作，连接了多个培养液袋和废液袋，有效消除了原有技术对流速流量的限制，大大提高了单位时间内的换液效率，极大的缩短了换液所需的时间，使大量培养液换液或者洗细胞的操作得以实现。

(2)本实用新型同时连接好多个培养液袋和废液袋，可以实现在换液全流程不再需要进行繁琐重复的无菌操作，简化了操作流程，有效降低污染的风险，并提高了工作效率。

(3)本实用新型的进液六通接头和出液六通接头采用316L食品级不锈钢材料，不仅可以满足食品、制药、等行业卫生质量的要求，还可以替代进口，具有结构简单、造型美观、装拆快捷，操作灵活，流体阻力小，使用安全可靠等优点。

(4)本实用新型的进液六通接头和出液六通接头的每个端口的尺寸可以根据用户所需的尺寸进行调整制造，还可以同时连接6条不同管道且相互连通的端口。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例一种生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统的结构示意图；

图2为本实用新型的进液六通接头的结构示意图；

图3为本实用新型的进液六通接头的剖视图；

图4为图3所示进液六通接头的I的局部放大示意图；

图5为图3所示进液六通接头的II的局部放大示意图；

图6为本实用新型的出液六通接头的结构示意图。

图中，进液管道连接系统1，进液六通接头11，第一进液端口111，第二进液端口112，第三进液端口113，第四进液端口114，第五进液端115，第六进液端口116，进液泵管12，进液硅胶管13，第一进液硅胶管131，第二进液硅胶管132，第三进液硅胶133，第四进液硅胶管134，第五进液硅胶管135，第六进液硅胶管136，出液管道连接系统2，出液六通接头21，第一出液端口211，第二出液端口212，第三出液端口213，第四出液端口214，第五出液端口215，第六出液端口216，出液泵管22，出液硅胶管23，第一出液硅胶管231，第二出液硅胶管232，第三出液硅胶管233，第四出液硅胶管234，第五出液硅胶管235，第六出液硅胶管236，生物反应器3，进液阀31，出液阀32。

具体实施方式

参照图1-6，本实用新型一种生物反应器3具有快速换液功能的管道连接系统，包括有一套进液管道连接系统1、一套出液管道连接系统2及设于这两者之间的生物反应器3，所述进液管道连接系统1包括进液六通接头11、进液泵管12、进液硅胶管13，所述进液六通接头11通过进液泵管12和进液硅胶管13的组合与培养液袋的进液端连接；所述出液管道连接系统2包括出液六通接头21、出液泵管22、出液硅胶管23，出液六通接头21通过出液泵管22和出液硅胶管23的组合与废液袋的进液端连接，培养液袋中的培养液经进液管道连接系统1流入生物反应器3后从出液管道连接系统2将废液排到废液袋中。

所述进液六通接头11包括有第一进液端口111、第二进液端口112、第三进液端口113、第四进液端口114、第五进液端口115、第六进液端口116，所述培养液袋设有五个，所述进液硅胶管13包括第一进液硅胶管131、第二进液硅胶管132、第三进液硅胶管133、第四进液硅胶管134、第五进液硅胶管135、第六进液硅胶管136，通过进液六通接头11的六个端口对培养液袋中的液体进行分流，通过多个进液端口、多个培养液袋、多个进液硅胶管起到快速换液的作用，而且无需进行繁琐、复杂的操作，简化了操作流程。

所述生物反应器3包括进液阀31和出液阀32，所述进液阀31设于生物反应器3的顶端，所述出液阀32设于生物反应器3的底端，所述进液阀31与进液管道连接系统1相连接，所述出液阀32与出液管道连接系统2相连接。

所述第一进液端口111通过第一进液硅胶管131与第一个培养液袋的出液端连接，所述第二进液端口112通过第二进液硅胶管132与第二个培养液袋的出液端连接，所述第三进液端口113通过第三进液硅胶管133和进液泵管12的组合与第三个培养液袋的出液端连接，所述第四进液端口114通过第四进液硅胶管134与第四个培养液袋的出液端连接，所述第五进液端口115通过第五进液硅胶管135与第五个培养液袋的出液端连接，所述第六进液端口116通过第六进液硅胶管136和进液泵管12与生物反应器3的进液阀31连接。

所述出液六通接头21包括有第一出液端口211、第二出液端口212、第三出液端口213、第四出液端口214、第五出液端口215、第六出液端口216，所述废液袋设有五个，所述出液硅胶管23包括第一出液硅胶管231、第二出液硅胶管232、第三出液硅胶管233、第四出液硅胶管234、第五出液硅胶管235、第六出液硅胶管236，通过出液六通接头21的六个端口对培养液袋中的液体进行分流。

所述第一出液端口211通过第一出液硅胶管231和第一个废液袋的进液端连接，所述第二出液端口212通过第二出液硅胶管232和第二个废液袋的进液端连接，所述第三出液端口213通过第三出液硅胶管233和出液泵管22的组合与生物反应器3的进液阀31连接，所述第四出液端口214通过第四出液硅胶管234和第三个废液袋的进液端连接，所述第五出液端口215通过第五出液硅胶管235和第四个废液袋的进液端连接，所述第六出液端口216通过第六出液硅胶管236和出液泵管22的组合与第五个废液袋的进液端连接。

所述进液泵管12和出液泵管22上配置有蠕动泵，用于进行生物反应器3的换液操作，出液泵管22也可不通过工业蠕动泵出液，而直接通过生物反应器3的罐内压力出液。

所述蠕动泵可将液体限制在管路内，液体不会被进液或出液泵管22污染，使得进液或出液泵管22也不会被废液污染，有效降低污染的风险。

所述第一进液端口111、第二进液端口112、第三进液端口113、第四进液端口114、第五进液端口115、第六进液端口116上均设有止流夹，采用止流夹夹住管道，防止培养液回流。

所述第一出液端口211、第二出液端口212、第三出液端口213、第四出液端口214、第五出液端口215、第六出液端口216上均设有止流夹，采用止流夹夹住管道，防止废液回流。

所述进液六通接头11和出液六通接头21采用316L食品级不锈钢材料，不仅可以满足食品、制药、等行业卫生质量的要求，还可以替代进口，具有结构简单、造型美观、装拆快捷，操作灵活，流体阻力小，使用安全可靠等优点。

所述进液六通接头11和出液六通接头21的每个端口上都设有倒刺。

所述进液六通接头11和出液六通接头21的每个端口的尺寸可以根据用户所需的尺寸进行调整制造，还可以同时连接6条不同管道且相互连通的端口。

下列为本实施例中使用的仪器所采用的型号：

进液硅胶管13：Cole-Parmer的73#进液硅胶管13。

进液泵管12：Cole-Parmer的91#进液泵管12或者Cole-Parmer的Masterflex B/T系列变速泵ZD-77111-67的进液泵管12。

出液硅胶管23：Cole-Parmer的73#出液硅胶管23。

出液泵管22：Cole-Parmer的91#出液泵管22或者Cole-Parmer的Masterflex B/T系列变速泵ZD-77111-67的出液泵管22。

生物反应器3：上海日泰医药设备工程有限公司的Cellipower 09 100L生物反应器3。

下列为本实施中进液六通接头11和出液六通接头21的材质及形状说明：

进液六通接头11和出液六通接头21：316L食品级不锈钢。

所述进液六通接头11的第三进液端口113与第六进液端口116的尺寸相同，可以与Cole-Parmer的91#进液泵管12相连接；第一进液端口111、第二进液端口112、第四进液端口114和第五进液端口115的尺寸相同，可以与Cole-Parmer的73#进液硅胶管13相连接。

所述出液六通接头21的第三出液端口213与第六出液端口216的尺寸相同，可以与Cole-Parmer的91#进液泵管12相连接；第一出液端口211、第二出液端口212、第四出液端口214和第五出液端口215的尺寸相同，可以与Cole-Parmer的73#出液硅胶管相连接。

实施例一：本实用新型的进液管道连接系统1的进液六通接头11的端口连接：

本实用新型的进液管道连接系统1的进液六通接头11的进液第一端口由Cole-Parmer的73#第一进液硅胶管131和第一个培养液袋出液端连接，进液第二端口由Cole-Parmer的73#第二进液硅胶管132和第二个培养液袋出液端连接，进液第三端口由Cole-Parmer的91#进液泵管12和Cole-Parmer的73#第三进液硅胶管133的组合与第三个培养液袋出液端连接，进液第四端口通过Cole-Parmer的73#第四进液硅胶管134和第四个培养液袋出液端连接，进液第五端口由Cole-Parmer的73#第五进液硅胶管135和第五个培养液出液端连接，进液第六端口由Cole-Parmer的91#进液泵管12和Cole-Parmer的73#第六进液硅胶管136的组合与上海日泰医药设备工程有限公司的Cellipower 09 100L生物反应器3顶端的进液阀31连接。

实施例二：本实用新型的生物反应器3换液的进液操作的原理：

当进行生物反应器3换液的进液操作时，打开进液六通接头11的第一进液端口111、第二进液端口112、第三进液端口113、第四进液端口114和第五进液端口115处的止流夹，并打开生物反应器3顶端的进液阀31阀门，同时启动Cole-Parmer的91#进液泵管12处的Cole-Parmer的Masterflex B/T系列变速泵ZD-77111-67，其进液泵管12的最大泵速达到321rpm，可以进行快速换液的进液操作，采用液体分流的操作、连接多个培养液袋、管径更大的进液硅胶管13、更高转速的进液泵管12，有效消除了原有技术对流速流量的限制，大大提高了单位时间内的换液效率，极大的缩短了换液所需的时间，使大量培养液换液或者洗细胞的操作得以实现。

实施例三：本实用新型的出液管道连接系统2的出液六通接头21连接：

本实用新型的出液管道连接系统2的出液六通接头21的第一出液端口211由Cole-Parmer的73#第一出液硅胶管231和第一个废液袋的进液端连接，第二出液端口212由Cole-Parmer的73#第二出液硅胶管232和第二废液袋的进液端连接，第三出液端口213由Cole-Parmer的91#出液泵管22和Cole-Parmer的73#第三出液硅胶管233的组合与上海日泰医药设备工程有限公司的Cellipower 09 100L生物反应器3底端的出液阀32连接，第四进液端口114由Cole-Parmer的73#第四出液硅胶管234和第三个废液袋的进液端连接，第五出液端口215由Cole-Parmer的73#第五出液硅胶管235和第四个废液袋的进液端连接，第六出液端口216由Cole-Parmer的91#出液泵管22和Cole-Parmer的73#第六出液硅胶管236的组合和第五个废液袋的进液端连接。

实施例四：本实用新型的生物反应器3换液的出液操作：

本实用新型当进行生物反应器3换液的出液操作时，打开出液六通接头21的每个进液端口的止流夹，并打开生物反应器3罐底出液阀32阀门，同时启动Cole-Parmer的91#出液泵管22处的Cole-Parmer的Masterflex B/T系列变速泵ZD-77111-67，其达到的最大泵速为321rpm，可以进行快速换液的出液操作。

实施例五：本实用新型的生物反应器3换液的出液另一种操作：

本实用新型进行生物反应器3换液的出液的另一种操作是，打开出液六通接头21的每个出液端口的止流夹，并打开生物反应器3底端的出液阀32阀门，提高生物反应器3气体流量使罐内产生足够的正压，通过压力使得罐内溶液依次通过底端的出液阀32排液，通过出液六通接头21的出液端口将生物反应器3发应所产生的废液流入到废液袋中。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统，包括有一套进液管道连接系统、一套出液管道连接系统及设于这两者之间的生物反应器，其特征在于，所述进液管道连接系统包括进液六通接头、进液泵管、进液硅胶管，所述进液六通接头通过进液泵管和进液硅胶管的组合与培养液袋的进液端连接，所述出液管道连接系统包括出液六通接头、出液泵管、出液硅胶管，所述出液六通接头通过出液泵管和出液硅胶管的组合与废液袋的进液端连接，培养液经进液管道连接系统流入生物反应器后从出液管道连接系统将废液排到废液袋中。

2.根据权利要求1所述的生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统，其特征在于，所述进液六通接头包括有第一进液端口、第二进液端口、第三进液端口、第四进液端口、第五进液端口、第六进液端口，所述培养液袋设有五个，所述进液硅胶管包括第一进液硅胶管、第二进液硅胶管、第三进液硅胶管、第四进液硅胶管、第五进液硅胶管、第六进液硅胶管，通过进液六通接头的六个端口对培养液袋中的液体进行分流。

3.根据权利要求1所述的生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统，其特征在于，所述生物反应器包括进液阀和出液阀，所述进液阀设于生物反应器的顶端，所述出液阀设于生物反应器的底端，所述进液阀与进液管道连接系统相连接，所述出液阀与出液管道连接系统相连接。

4.根据权利要求2所述的生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统，其特征在于，所述第一进液端口通过第一进液硅胶管与第一个培养液袋的出液端连接，所述第二进液端口通过第二进液硅胶管与第二个培养液袋的出液端连接，所述第三进液端口通过第三进液硅胶管和进液泵管的组合与第三个培养液袋的出液端连接，所述第四进液端口通过第四进液硅胶管与第四个培养液袋的出液端连接，所述第五进液端口通过第五进液硅胶管与第五个培养液袋的出液端连接，所述第六进液端口通过第六进液硅胶管和进液泵管与生物反应器的进液阀连接。

5.根据权利要求1所述的生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统，其特征在于，所述出液六通接头包括有第一出液端口、第二出液端口、第三出液端口、第四出液端口、第五出液端口、第六出液端口，所述废液袋设有五个，所述出液硅胶管包括第一出液硅胶管、第二出液硅胶管、第三出液硅胶管、第四出液硅胶管、第五出液硅胶管、第六出液硅胶管，通过出液六通接头的六个端口对培养液袋中的液体进行分流。

6.根据权利要求5所述的生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统，其特征在于，所述第一出液端口通过第一出液硅胶管和第一个废液袋的进液端连接，所述第二出液端口通过第二出液硅胶管和第二个废液袋的进液端连接，所述第三出液端口通过第三出液硅胶管和出液泵管的组合与生物反应器的进液阀连接，所述第四出液端口通过第四出液硅胶管和第三个废液袋的进液端连接，所述第五出液端口通过第五出液硅胶管和第四个废液袋的进液端连接，所述第六出液端口通过第六出液硅胶管和出液泵管的组合与第五个废液袋的进液端连接。

7.根据权利要求1所述的生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统，其特征在于，所述进液泵管和出液泵管上配置有蠕动泵，用于进行生物反应器的换液操作。

8.根据权利要求2所述的生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统，其特征在于，所述第一进液端口、第二进液端口、第三进液端口、第四进液端口、第五进液端口、第六进液端口上均设有止流夹。

9.根据权利要求5所述的生物反应器具有快速换液功能的管道连接系统，其特征在于，所述第一出液端口、第二出液端口、第三出液端口、第四出液端口、第五出液端口、第六出液端口上均设有止流夹。

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