CN217202792U - 一种用于细胞培养的立式纤维膜组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于细胞培养的立式纤维膜组件，包括立柱式壳体，立柱式壳体的顶部和底部分别设置有上端盖和下端盖，下端盖和上端盖上分别设置有培养基入口和培养基出口，立柱式壳体上下两端分别设置有细胞悬液出口和细胞悬液入口；立柱式壳体内部设置有由若干中空纤维丝组成的纤维束，中空纤维丝上分布有若干物质交换孔；纤维束两端设置有密封层，中空纤维丝末端延伸至所述密封层外端面。本实用中将常规的细胞卧式培养膜组件调整为细胞竖直培养组件，可以促进培养基与细胞悬液的物质交换过程，并且能够有效避免培养物质在膜组件中聚集，细胞在膜组件中的生长不会受阻，细胞培养更加高效。

Description

一种用于细胞培养的立式纤维膜组件

技术领域

本实用新型属于细胞培养技术领域，具体涉及一种用于细胞培养的立式纤维膜组件。

背景技术

细胞培养技术为研究动物细胞的结构、功能、分化以及生产许多重要的生物制品如蛋白质、细胞因子、疫苗、激素、抗体、干扰素和核酸等奠定了基础。临床间充质干细胞治疗和间充质干细胞生物制品的制备均离不开大规模的细胞培养。

目前，常规的细胞培养方式主要有以下几种类型：单层贴壁培养、中空纤维立体培养、微球体悬浮培养。单层贴壁培养为平面2D培养，通常在培养皿、培养板、培养方瓶、滚瓶中贴壁培养，具有培养密度低、批次差异大、人力和成本高、占用面积大等缺点。中空纤维培养和微球体悬浮培养更适合大规模三维立体培养。微球体培养是以微小的颗粒作为细胞贴附的载体，通过搅拌悬浮在培养液内，使细胞在载体表面繁殖成单层的一种细胞培养技术。传统微球体悬浮培养具有较好的细胞贴壁效果，但是贴壁细胞面临剪切力大，溶氧量低和放大效果差等问题。中空纤维细胞培养是指利用中空纤维超滤或微滤膜中心或外部，仿效血管进行细胞的培养。传统中空纤维立体培养亦存在诸多缺陷，如在结构上，中空纤维横向成束密集排列，不仅占用面积大，而且由于培养基和细胞悬液在培养装置中横向流动，细胞悬液在重力作用下会逐渐向下沉积，导致细胞在横向培养装置的下部聚集，不能有效地利用培养空间，并且不利于细胞的三维培养；而培养基横向流动容易堵塞中空纤维膜孔，影响营养物质和细胞代谢废物的交换，进而无法满足细胞生长的营养供应，不利于细胞的生长。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提供一种用于细胞培养的立式纤维膜组件，以解决细胞卧式培养所存在的诸多缺陷。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：提供一种用于细胞培养的立式纤维膜组件，包括立柱式壳体，立柱式壳体的顶部和底部分别设置有上端盖和下端盖，下端盖和上端盖上分别设置有培养基入口和培养基出口，立柱式壳体上下两端分别设置有细胞悬液出口和细胞悬液入口；立柱式壳体内部设置有由若干中空纤维丝组成的纤维束，中空纤维丝上分布有若干物质交换孔；纤维束两端设置有密封层，中空纤维丝末端延伸至密封层外端面。

本实用采取上述技术方案的有益效果是：本实用将传统的细胞卧式培养改为立式培养，并开发配套的细胞培养组件，不仅可以减少细胞培养时的占地面积，而且细胞悬液在培养组件中由下向上流动，可以减缓培养基质和细胞悬液的流速，并且采用本申请中的膜组件，培养基和细胞悬液不会在膜组件中聚集，可以提升培养基和细胞悬液之间的物质交换效率，两者进行充分的物质交换，细胞培养效果更佳。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，纤维束由7000～20000根中空纤维丝组成，其中每一根中空纤维丝均与立柱式壳体的侧壁平行。

本实用采用上述技术方案的有益效果是：本实用中的纤维束由大量的中空纤维丝组成，中空纤维丝内部形成培养基通道，中空纤维丝之间形成细胞悬液通道。大量的中空纤维丝可以增大细胞悬液与培养基的技术面积，从而提升培养基与细胞悬液之间的物质交换效率。

中空纤维丝均与壳体的侧壁处于平行状态，则中空纤维丝处于拉直状态，培养基在中空纤维丝内的流动更加顺畅，不会造成中空纤维丝的堵塞；中空纤维丝之间所形成的通道也更加规整，能够有效避免物质的聚集。

进一步，中空纤维丝的长度为150～200mm，内径为0.2～0.3mm，外径为0.3～0.4mm。

进一步，纤维束中相邻中空纤维丝之间的间距为50～80μm。

进一步，纤维束外周与立柱式壳体内壁之间的间距为100～200μm。

进一步，物质交换孔的孔径为0.55μm～1.3μm。

进一步，密封层的宽度为10～20mm，其外端面与两个端盖之间的间距为5～10mm。

进一步，培养基入口和细胞悬液入口均设置有流量阀门。

进一步，立柱式壳体下端设置有用于与其余部件相连接以使立柱式壳体保持直立状态的连接件。

进一步，连接件为螺纹、卡扣或卡槽。

本实用采用上述技术方案的有益效果是：在立柱式壳体下端设置连接件，便于立柱式壳体的竖直安装，能够使其保持稳定的竖直状态，有利于细胞的长期培养。

本实用新型的有益效果是：本实用中将常规的细胞卧式培养膜组件调整为细胞竖直培养组件，可以促进培养基与细胞悬液的物质交换过程，并且能够有效避免培养物质在膜组件中聚集，细胞在膜组件中的生长不会受阻，细胞培养更加高效。

附图说明

图1为本实用的主视图；

图2为本实用的纵向剖视图；

图3为本实用的横向剖视图；

图4为中空纤维丝的剖视图；

其中，1、立柱式壳体；2、下端盖；3、培养基入口；4、上端盖；5、培养基出口；6、细胞悬液入口；7、细胞悬液出口；8、连接件；9、中空纤维丝；10、纤维束；11、密封层；12、物质交换孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

本实用新型的实施例中，如图1～4所示，提供一种用于细胞培养的立式纤维膜组件。如图1和2所示，本实用中的立式纤维膜组件包括立柱式壳体1，立柱式壳体1采用聚碳酸酯等高分子材料制成，并且为了避免培养物质在壳体内部聚集，将立柱式壳体1设置成圆筒状。立柱式壳体1的顶部和底部分别通过螺纹连接等方式连接有上端盖4和下端盖2，下端盖2和上端盖4上分别设置有培养基入口3和培养基出口5，立柱式壳体1上下两端分别设置有细胞悬液出口7和细胞悬液入口6，为了对培养基和细胞悬液的流入量以及流速进行控制，在培养基入口3和细胞悬液入口6处均设置有流量阀门。

如图2所示，立柱式壳体1内部设置有由7000～20000根中空纤维丝9组成的纤维束10，纤维束10两端通过设置于立柱式壳体1内部两端的密封层11进行固定，密封层11的材质为聚氨酯，其厚度为10～20mm，中空纤维丝10的末端延伸至密封层12的外端面，密封层12的外端面与立柱式壳体1两端的端盖顶部之间的间距为5～10mm。纤维束10中中空纤维丝9的长度为150～200mm、内径为0.2～0.3mm、外径为0.3～0.4mm，并且每一根中空纤维丝9均与立柱式壳体1的侧壁平行，中空纤维丝9以及纤维束10与立柱式壳体1的侧壁之间形成细胞悬液通道，为了增大细胞悬液与培养基进行物质交换的接触面积，同时又引起培养物质的聚集，将相邻中空纤维丝9之间的间距设置为50～80μm，将纤维束10外周与立柱式壳体1内壁之间的间距设置为100～200μm；另外，为了便于细胞悬液与中空纤维丝9内的培养基进行物质交换，如图4所示，在中空纤维丝9上设置有规则排布的物质交换孔12，并且将交换孔12的孔径设置为0.55μm～1.3μm。

另外，为了使立式纤维膜组件安装更加方便和稳定，在立柱式壳体1下端设置有用于与其余部件相连接以使立柱式壳体保持直立状态的连接件8，连接件8可以为螺纹、卡扣或卡槽等。

实施例1

一种用于细胞培养的立式纤维膜组件，包括立柱式壳体1，立柱式壳体1的顶部和底部分别设置有上端盖4和下端盖2，下端盖2和上端盖4上分别设置有培养基入口3和培养基出口5，立柱式壳体1上下两端分别设置有细胞悬液出口7和细胞悬液入口6，培养基入口3和细胞悬液入口6处均设置有流量阀门。

立柱式壳体1内部设置有由7200根中空纤维丝9组成的纤维束10，纤维束10两端通过设置于立柱式壳体1内部两端的密封层11进行固定，密封层11的材质为聚氨酯，其厚度为15mm，中空纤维丝10的末端延伸至密封层12的外端面，密封层12的外端面与立柱式壳体1两端的端盖顶部之间的间距为5mm。纤维束10中中空纤维丝9的长度为160mm、内径为0.25mm、外径为0.35mm，并且每一根中空纤维丝9均与立柱式壳体1的侧壁平行，中空纤维丝9以及纤维束10与立柱式壳体1的侧壁之间形成细胞悬液通道，为了增大细胞悬液与培养基进行物质交换的接触面积，同时又引起培养物质的聚集，将相邻中空纤维丝9之间的间距设置为60μm，将纤维束10外周与立柱式壳体1内壁之间的间距设置为150μm；另外，为了便于细胞悬液与中空纤维丝9内的培养基进行物质交换，如图4所示，在中空纤维丝9上设置有规则排布的物质交换孔12，并且将交换孔12的孔径设置为0.57μm。

另外，为了使立式纤维膜组件安装更加方便和稳定，在立柱式壳体1下端设置有用于与其余部件相连接以使立柱式壳体保持直立状态的连接件8，连接件8可以为螺纹、卡扣或卡槽等。

虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于细胞培养的立式纤维膜组件，其特征在于：包括立柱式壳体(1)，所述立柱式壳体(1)的顶部和底部分别设置有上端盖(4)和下端盖(2)，所述下端盖(2)和上端盖(4)上分别设置有培养基入口(3)和培养基出口(5)，所述立柱式壳体(1)上下两端分别设置有细胞悬液出口(7)和细胞悬液入口(6)；所述立柱式壳体(1)内部设置有由若干中空纤维丝(9)组成的纤维束(10)，所述中空纤维丝(9)上分布有若干物质交换孔(12)；所述纤维束(10)两端设置有密封层(11)，所述中空纤维丝(9)末端延伸至所述密封层(11)外端面。

2.根据权利要求1所述的用于细胞培养的立式纤维膜组件，其特征在于：所述纤维束(10)由7000～20000根中空纤维丝(9)组成，其中每一根中空纤维丝(9)均与所述立柱式壳体(1)的侧壁平行。

3.根据权利要求1或2所述的用于细胞培养的立式纤维膜组件，其特征在于：所述中空纤维丝(9)的长度为150～200mm，内径为0.2～0.3mm，外径为0.3～0.4mm。

4.根据权利要求1或2所述的用于细胞培养的立式纤维膜组件，其特征在于：所述纤维束(10)中相邻中空纤维丝(9)之间的间距为50～80μm。

5.根据权利要求1或2所述的用于细胞培养的立式纤维膜组件，其特征在于：所述纤维束(10)外周与所述立柱式壳体(1)内壁之间的间距为100～200μm。

6.根据权利要求1所述的用于细胞培养的立式纤维膜组件，其特征在于：所述物质交换孔(12)的孔径为0.55μm～1.3μm。

7.根据权利要求1所述的用于细胞培养的立式纤维膜组件，其特征在于：所述密封层(11)的宽度为10～20mm，其外端面与两个端盖顶部之间的间距为5～10mm。

8.根据权利要求1所述的用于细胞培养的立式纤维膜组件，其特征在于：所述培养基入口(3)和细胞悬液入口(6)均设置有流量阀门。

9.根据权利要求1所述的用于细胞培养的立式纤维膜组件，其特征在于：所述立柱式壳体下端设置有用于与其余部件相连接以使立柱式壳体保持直立状态的连接件(8)。

10.根据权利要求9所述的用于细胞培养的立式纤维膜组件，其特征在于：所述连接件(8)为螺纹、卡扣或卡槽。

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