CN212955179U - 一种自带流体分散功能的固定床及生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自带流体分散功能的固定床及生物反应器，所述自带流体分散功能的固定床包括导流筒、以及周向设置于所述导流筒的固定床；所述固定床包括自上而下依次层叠的载体层和缓冲层；所述载体层的顶部设置上挡板，所述载体层的底部设置下挡板，所述缓冲层的底部设置扰流板；所述上挡板与所述下挡板之间的空间形成所述载体层；所述下挡板与所述扰流板之间的空间形成所述缓冲层；所述上挡板、所述下挡板及所述扰流板均为多孔板。本实用新型在生物反应器内部的固定床下方加装一层扰流板，从而使液体中的溶解氧分布更加均匀，一方面可提高细胞有氧代谢效率，减少培养基使用量，另一方面可适当降低搅拌速度，降低流体对细胞的剪切力。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物反应器技术领域，具体涉及一种自带流体分散功能的固定床及生物反应器。
背景技术
目前使用的生物反应器用固定床宽高比过大，培养液不能均匀流过固定床，使得pH、DO和营养分布不均匀，从而使细胞生长出现差异，影响细胞代谢和实验结果分析。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服目前生物反应器用固定床的宽高比过大，固定床部分地方细胞生长微环境较差，细胞无氧代谢多，相同量细胞情况消耗更多的培养基，增加工作强度和运行成本的技术缺陷，提供一种自带流体分散功能的固定床及生物反应器。本实用新型在生物反应器内部的固定床下方加装一层扰流板，从而使液体中的溶解氧分布更加均匀，一方面可提高细胞有氧代谢效率，减少培养基使用量，另一方面可适当降低搅拌速度，降低流体对细胞的剪切力。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一种自带流体分散功能的固定床，包括导流筒、以及周向设置于所述导流筒的固定床；所述固定床包括自上而下依次层叠的载体层和缓冲层；所述载体层的顶部设置上挡板，所述载体层的底部设置下挡板，所述缓冲层的底部设置扰流板；所述上挡板与所述下挡板之间的空间形成所述载体层；所述下挡板与所述扰流板之间的空间形成所述缓冲层；所述上挡板、所述下挡板及所述扰流板均为多孔板。
进一步地，所述导流筒与固定床同心设置。
进一步地，所述上挡板的孔径相同。
进一步地，所述上挡板的孔径为6mm。
进一步地，所述下挡板及所述扰流板的孔径均为由内侧往外侧依次增大。
进一步地，所述下挡板及所述扰流板的孔径均为由内侧的3mm到外侧的10mm依次增大。
进一步地，所述载体层填充由细胞培养载体组成的填料。
进一步地，所述细胞培养载体为片状纤维载体。
进一步地，所述导流筒包括自上而下依次同心连接的第一导流管、第二导流管和第三导流管；所述第二导流管呈上口小、下口大的喇叭状；所述上挡板设置于所述第一导流管的顶部与所述第一导流管的底部之间，所述下挡板设置于所述第二导流管的底部，所述扰流板设置于所述第三导流管的顶部与所述第三导流管的底部之间。
进一步地，从纵剖图上看，所述上挡板的最外侧与所述第一导流管的顶部的外侧的连线、与所述上挡板之间的夹角为α，45°≤α＜90°。
进一步地，从纵剖图上看，一侧的所述扰流板的中点与所述第三导流管的底部的外侧的连线、与所述第三导流管之间的夹角为β，0＜β≤60°。
一种生物反应器，包括罐体、设置于所述罐体内部的如上所述的一种自带流体分散功能的固定床、以及设置于所述罐体底部的搅拌器；所述搅拌器包括与所述导流筒同心设置的搅拌轴、以及设置于所述搅拌轴的叶片；所述叶片伸入所述第三导流管。
进一步地，所述扰流板的底部与所述罐体之间的空间形成回流腔。
进一步地，所述上挡板到所述第一导流管的顶部的垂直距离为a，a＝20cm。
进一步地，一侧的所述上挡板的长度为b，b＝20cm。
进一步地，一侧的所述下挡板的长度为c，c＝17cm。
进一步地，所述载体层的高度为d，d＝17cm。
进一步地，所述缓冲层的高度为e，e＝7cm。
进一步地，所述扰流板的底部到所述第三导流管的底部的垂直距离为f，f＝4～5cm。
进一步地，所述第三导流管的底部到所述罐体底部的垂直距离为g，g＝4～5cm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型在生物反应器内部的固定床下方加装一层扰流板，从而使液体中的溶解氧分布更加均匀，一方面可提高细胞有氧代谢效率，减少培养基使用量，另一方面可适当降低搅拌速度，降低流体对细胞的剪切力。
附图说明
图1为本实用新型实施例1生物反应器的纵剖图。
图中各个附图标记的对应的部件名称是：
1-导流筒；11-第一导流管；12-第二导流管；13-第三导流管；2-固定床；21-载体层；22-缓冲层；23-上挡板；24-下挡板；25-扰流板；3-罐体；4-搅拌器；41-搅拌轴；42-叶片；5-回流腔。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型的内容，下面结合具体实施例和附图作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本实用新型进一步说明，而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型所述的内容后，该领域的技术人员对本实用新型作出一些非本质的改动或调整，仍属于本实用新型的保护范围。
实施例1
一种自带流体分散功能的固定床，如图1所示，包括导流筒1、以及周向设置于所述导流筒1的固定床2；所述固定床2包括自上而下依次层叠的载体层21和缓冲层22；所述载体层21的顶部设置上挡板23，所述载体层21的底部设置下挡板24，所述缓冲层22的底部设置扰流板25；所述上挡板23与所述下挡板24之间的空间形成所述载体层21；所述下挡板24与所述扰流板25之间的空间形成所述缓冲层22；所述上挡板23、所述下挡板24及所述扰流板25均为多孔板。
所述导流筒1与固定床2同心设置。
所述上挡板23的孔径为6mm；所述下挡板24及所述扰流板25的孔径均为由内侧的3mm到外侧的10mm依次增大，使得进入载体层21的培养液的流速趋于一致。
所述载体层21填充由细胞培养载体组成的填料。
所述细胞培养载体为片状纤维载体。
所述导流筒1包括自上而下依次同心连接的第一导流管11、第二导流管12和第三导流管13；所述第二导流管12呈上口小、下口大的喇叭状；所述上挡板23设置于所述第一导流管11的顶部与所述第一导流管11的底部之间，所述下挡板24设置于所述第二导流管12的底部，所述扰流板25设置于所述第三导流管13的顶部与所述第三导流管13的底部之间；其中，第二导流管12和第三导流管13可将载体层21与罐体3内部的搅拌器4隔开，防止搅拌器4的机械剪切力对载体层21中的细胞培养载体内的细胞产生损伤；此外，第二导流管12有利于培养液的流动，第三导流管13可容纳罐体3内部的搅拌器4，起到搅拌室的作用。
由图1所示，所述上挡板23到所述第一导流管11的顶部的垂直距离为a，a＝20cm；一侧的所述上挡板23的长度为b，b＝20cm；一侧的所述下挡板24的长度为c，c＝17cm；所述载体层21的高度为d，d＝17cm；所述缓冲层22的高度为e，e＝7cm；所述扰流板25的底部到所述第三导流管13的底部的垂直距离为f，f＝5cm。
从图1上看，所述上挡板23的最外侧与所述第一导流管11的顶部的外侧的连线、与所述上挡板23之间的夹角为α，α＝45°。
从图1上看，一侧的所述扰流板25的中点与所述第三导流管13的底部的外侧的连线、与所述第三导流管13之间的夹角为β，β＝60°。
一种生物反应器，如图1所示，包括罐体3、设置于所述罐体3内部的如上所述的一种自带流体分散功能的固定床、以及设置于所述罐体3底部的搅拌器4；所述搅拌器4包括与所述导流筒1同心设置的搅拌轴41、以及设置于所述搅拌轴41的叶片42；所述叶片42伸入所述第三导流管13。
所述扰流板25的底部与所述罐体3之间的空间形成回流腔5，在搅拌器4的作用下，在回流腔5内形成了向上流动的漩流，可减少培养液循环过程中的循环死角。
所述第三导流管13的底部到所述罐体3底部的垂直距离为g，g＝5cm。
当α＝45°，β＝60°，即将导流筒1进行轴向(竖直向上及竖直向下)延伸，同时在载体层21的下方设置缓冲层22，可使得生物反应器内部的溶解氧分布更加均匀，一方面可提高细胞有氧代谢效率，减少培养基使用量，另一方面可适当降低搅拌速度，降低流体对细胞的剪切力。
本实施例生物反应器的工作过程：
如图1所示，在罐体3内，培养液从第一导流管11流向罐体3的底部，导流筒1内形成向下流动的漩流，该向下流动的漩流从第三导流管13的底部冲出进入回流腔5，搅拌器4在转动时形成的离心力将培养液甩向搅拌器4的下方，培养液在碰到罐体3底壁后反弹向上，在回流腔5内分散形成向上流动的漩流。由于罐体3内部靠近第三导流管13一侧的培养液的流速要大于远离第三导流管13一侧的培养液的流速，因此将向上流动的漩流先经过孔径由内侧到外侧依次增大的扰流板25和下挡板24，可使得培养液的流速在进入载体层21之前趋于一致。之后，该向上流动的漩流进入载体层21，为载体层21中的细胞培养载体内的细胞提供营养和溶解氧。该向上流动的漩流的继续向上流动，穿过上挡板23，由于搅拌器4的离心力的作用，搅拌器4处形成负压，罐体3内培养液就从顶部经导流筒1内部回流到回流腔5，再经过搅拌器4的转动向下后反弹上升，从而实现培养液在罐内3的循环。
上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种自带流体分散功能的固定床，其特征在于，包括导流筒(1)、以及周向设置于所述导流筒(1)的固定床(2)；所述固定床(2)包括自上而下依次层叠的载体层(21)和缓冲层(22)；所述载体层(21)的顶部设置上挡板(23)，所述载体层(21)的底部设置下挡板(24)，所述缓冲层(22)的底部设置扰流板(25)；所述上挡板(23)与所述下挡板(24)之间的空间形成所述载体层(21)；所述下挡板(24)与所述扰流板(25)之间的空间形成所述缓冲层(22)；所述上挡板(23)、所述下挡板(24)及所述扰流板(25)均为多孔板。
2.如权利要求1所述的一种自带流体分散功能的固定床，其特征在于，所述导流筒(1)与固定床(2)同心设置。
3.如权利要求1所述的一种自带流体分散功能的固定床，其特征在于，所述上挡板(23)的孔径相同；所述下挡板(24)及所述扰流板(25)的孔径均为由内侧往外侧依次增大。
4.如权利要求3所述的一种自带流体分散功能的固定床，其特征在于，所述上挡板(23)的孔径为6mm；所述下挡板(24)及所述扰流板(25)的孔径均为由内侧的3mm到外侧的10mm依次增大。
5.如权利要求1所述的一种自带流体分散功能的固定床，其特征在于，所述载体层(21)填充由细胞培养载体组成的填料。
6.如权利要求1所述的一种自带流体分散功能的固定床，其特征在于，所述导流筒(1)包括自上而下依次同心连接的第一导流管(11)、第二导流管(12)和第三导流管(13)；所述第二导流管(12)呈上口小、下口大的喇叭状；所述上挡板(23)设置于所述第一导流管(11)的顶部与所述第一导流管(11)的底部之间，所述下挡板(24)设置于所述第二导流管(12)的底部，所述扰流板(25)设置于所述第三导流管(13)的顶部与所述第三导流管(13)的底部之间。
7.如权利要求6所述的一种自带流体分散功能的固定床，其特征在于，所述上挡板(23)的最外侧与所述第一导流管(11)的顶部的外侧的连线、与所述上挡板(23)之间的夹角为α，45°≤α＜90°。
8.如权利要求6所述的一种自带流体分散功能的固定床，其特征在于，一侧的所述扰流板(25)的中点与所述第三导流管(13)的底部的外侧的连线、与所述第三导流管(13)之间的夹角为β，0＜β≤60°。
9.一种生物反应器，其特征在于，包括罐体(3)、设置于所述罐体(3)内部的如权利要求6所述的一种自带流体分散功能的固定床、以及设置于所述罐体(3)底部的搅拌器(4)；所述搅拌器(4)包括与所述导流筒(1)同心设置的搅拌轴(41)、以及设置于所述搅拌轴(41)的叶片(42)；所述叶片(42)伸入所述第三导流管(13)。
10.如权利要求9所述的一种生物反应器，其特征在于，所述扰流板(25)的底部与所述罐体(3)之间的空间形成回流腔(5)。
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| CN202021484272.0U CN212955179U (zh) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | 一种自带流体分散功能的固定床及生物反应器 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114276927A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-05 | 上海日泰医药设备工程有限公司 | 一种用于生物反应器的折叠式载体柱 |
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2020
- 2020-07-24 CN CN202021484272.0U patent/CN212955179U/zh active Active
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| CN114276927B (zh) * | 2021-12-29 | 2024-05-10 | 上海日泰医药设备工程有限公司 | 一种用于生物反应器的折叠式载体柱 |
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