CN220467996U - 一种子母生物反应袋 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种子母生物反应袋，该子母生物反应袋包括外层母袋和内层子袋，所述内层子袋可拆卸的嵌入放置于所述外层母袋中，所述内层子袋内部设置有第一反应腔，所述外层母袋内部设置有第二反应腔。本实用新型的反应袋允许使用者在一次培养中可分别在外层母袋和内层子袋中分别完成两组培养测试，这种培养方式能获得外部条件完全一致的两组几何放大的参数，这种培养方式有助于为培养工艺的放大及规模化生产提供可靠的试验数据。

Description

一种子母生物反应袋

技术领域

本实用新型涉及生物反应袋技术领域，具体涉及一种子母生物反应袋。

背景技术

生物反应器是利用生物体所具有的生物功能，在体外或体内通过生化反应或生物自身的代谢，获得细胞、组织器官等目标产物的装置系统。

生物反应器是比较复杂的装置，必须能很好地满足细胞存活及高密度增殖的需要，保证目标产品高效表达。

公开号为CN102925355A的中国专利提供了一种鼓浪式细胞生物反应器，该反应器采用设置在反应腔内的倒锥形鼓浪搅拌桨作为内驱动器使反应腔内的物质混合。但是这种腔内搅拌的方式存在正反向旋转半径大、尖端剪切力非常大的特点，这会直接导致细胞因剪切力受损，生长很慢或不生长。此外，该鼓浪式细胞生物反应器的制作材料为不锈钢质，制造成本较高，并且在清洗消毒灭菌时，由于转子、轴套限位杆等零件结构复杂，流体清洗该结构时流速减慢，相对流速较小，无法达到充分清洗的效果，同时培养物残渣易在该结构处沉积，易产生消毒死端，进而导致培养的污染概率大幅提升。

公开号为CN113322184A的中国专利申请公开了一种细胞培养用激流式生物反应器，该激流式反应器通过在罐体内的培养液中放置流动液珠，并利用上下错位设置的下电磁体和上电磁体对流动液珠的吸引力而促使流动液珠在培养液内上下移动，使得流动液珠在重力、向心力以及磁作用力的下在呈圆滑的曲线型流动，配合流动液珠质软的特性，以期达到在避免增大对培养液剪切力的前提下提高对培养液上下混合的效果。但是，申请人认为，由于振动器的运动轨迹与磁场下磁珠的运动轨迹处于两个平面，实际运行过程中罐内流体会根据两个运动平面的夹角进行圆弧运动。这种运动方式与罐体结构不匹配，因此容易产生湍流，增加剪切力的同时，极大地增加了能耗。此外，申请人还认为，细胞在培养过程中是一个类磁体的存在，流体中的气泡也具有类似的特性，因此受磁场作用的不仅仅是磁珠还有细胞与气泡，这种影响对细胞和气泡的运动是不可控制的。

二阶工艺是指第一阶段的培养产物作为第二阶段的培养初始物。目前的生物反应器均为仅能用于一阶工艺的反应器，如若要开展二阶工艺，必须有接毒环节。而接毒环节中存在罐体与外部高风险环境重新连接、或灭菌不彻底导致培养污染的风险。

发明内容

发明目的：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新结构的子母生物反应袋。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种子母生物反应袋，该反应袋包括外层母袋和内层子袋，所述内层子袋可拆卸的嵌入放置于所述外层母袋中，所述内层子袋内部设置有第一反应腔，所述外层母袋内部设置有第二反应腔。

具体的，所述内层子袋包括柔性子袋袋体和子袋顶板，所述柔性子袋袋体和所述子袋顶板围合形成第一反应腔；所述外层母袋包括柔性母袋外袋体、嵌套入所述柔性母袋外袋体中并且与所述柔性母袋外袋体间隔设置的柔性母袋内袋体以及母袋顶板，所述柔性母袋外袋体、所述柔性母袋内袋体以及所述母袋顶板围合形成第二反应腔；所述子袋顶板与所述母袋顶板可拆卸的连接。

具体的，所述子袋顶板开设有与所述第一反应腔连接的若干第一培养通孔；所述母袋顶板开设有与所述第二反应腔连接的若干第二培养通孔。

具体的，所述子母生物反应袋还包括连通结构，第一反应腔与第二反应腔通过通结构实现可选择性的连通。

具体的，所述连通结构包括一次性连通器和连通管，所述一次性连通器安装于所述柔性子袋袋体的底部；所述连通管的一端与一次性连通器连接，另一端穿过母袋顶板上任意一个第二培养通孔，并与另一个第二培养通孔连接。

具体的，所述连通结构包括限流结构，所述限流结构可拆卸的安装于连通管上且位于所述反应袋的外部。

具体的，所述子袋顶板呈圆形设置；所述母袋顶板的顶面开设有与所述子袋顶板适配的开口，所述子袋顶板嵌入所述开口内，并且所述子袋顶板与所述开口的嵌合配合面上分别设置有互相止挡的周向止挡结构。

具体的，所述周向止挡结构包括限位凹槽与限位凸块，所述限位凸块位于所述子袋顶板的外周侧壁上并且沿径向向外延伸，所述限位凹槽开设于所述母袋顶板的顶面并且所述限位凹槽靠近所述母袋顶板中心位置的一端与所述开口连通。

具体的，所述柔性母袋外袋体、所述柔性母袋内袋体以及所述柔性子袋袋体的形状相同，包括圆柱形侧壁和与所述圆柱形侧壁底端连接的球形体底壁。

具体的，所述柔性母袋外袋体的球形体底壁的外表面分布有发泡凸起。

有益效果：

(1)本实用新型一种新结构的子母生物反应袋，通过设置内层子袋可拆卸的嵌入放置于外层母袋中，在一次培养中，可分别在外层母袋和内层子袋中分别完成两组培养测试，这种培养方式能获得外部条件完全一致的两组几何放大的参数，这种培养方式有助于为培养工艺的放大及规模化生产提供可靠的试验数据。

(2)本实用新型通过设置内层子袋与外层母袋可选择地连通，这种结构的反应袋允许使用者通过一次培养就能实现“二阶工艺”，消除了接毒环节灭菌不彻底导致培养污染的风险。

(3)本实用新型通过在子袋顶板和母袋顶板上分别开设有若干培养通孔，使培养的方式更加灵活。每个培养通孔可根据培养需要添加各种传感器以及进出气﹑补料﹑取样﹑收获的硅胶软管等，可完成批培养，分批补料培养，高密度连续培养等多种发酵培养方案。

(4)一般的，在开展正式培养前，会将物料液体注入反应袋中进行试运行无菌验证，内层子袋可先注入培养基础物质例如培养基、细胞、补料等进行验证。通过设置内层子袋与外层母袋可拆卸的连接，当出现异常，则损失较少培养基础物质和一个内层子袋，由于外层母袋未开展培养则不受异常影响。如果一切正常，内层子袋和外层母袋同时开展培养，既能相互做参比，又能有效利用空间，收获“子”“母”两袋产物，使培养效率提高。

(5)本实用新型通过设置柔性母袋外袋体、柔性母袋内袋体以及所述柔性子袋袋体的形状相同，包括圆柱形侧壁和与所述圆柱形侧壁底端连接的球形体底壁。圆柱形侧壁和球形体底壁充分符合流体力学设计。当该反应器绕轴线正反向旋转时，第一和第二反应腔内不会出现循环死角以及不规则的高剪切棱角，因此，该反应袋消除了消毒死端和污染源遗留的问题。

(6)本实用新型通过采用一次性连通器，以确保该反应袋一次性使用，避免了反复使用带来的交叉污染，从而更加安全可靠。

(7)本实用新型的反应袋适用于摇床、振荡器和激流式反应器等外驱动方式，相较于通过搅拌桨等内驱动方式，本申请消除了驱动方式带来的剪切力过大导致培养微生物的死亡和生长抑制的问题。

(8)本实用新型的反应袋可以通过托架支撑于摇床等外部驱动装置上，相较于现有技术中需要为反应袋专门设计不锈钢罐体，本申请降低了成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本实用新型的一个实施例提供的一种子母生物反应袋的立体结构示意图；

图2为图1所示的一种子母生物反应袋的内层子袋的立体结构示意图；

图3为图1所示的一种子母生物反应袋的外层母袋的立体结构示意图；

图4为图1所示的一种子母生物反应袋的俯视图；

图5为本实用新型的一个实施例提供的一种生物反应器的立体结构示意图。

附图标记如下所示：

子母生物反应袋1、摇床2、托架3、外层母袋100、柔性母袋外袋体110、装量刻度标识111、发泡凸起112、柔性母袋内袋体120、母袋顶板130、限位凹槽131、内层子袋200、柔性子袋袋体210、子袋顶板220、限位凸块221、安装把手222、一次性连通器310、连通管320。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的技术方案进行详尽地描述。

本实用新型提供了一种子母生物反应袋。该反应袋适用于生物反应器。生物反应器能够驱动子母生物反应袋内的物质振荡。如图1所示，该子母生物反应袋包括外层母袋100和内层子袋200。所述外层母袋100的顶壁向内凹陷形成凹陷部，所述内层子袋200可拆卸的嵌入放置于所述外层母袋100的凹陷部中。所述内层子袋200内部设置有第一反应腔，所述外层母袋100内部设置有第二反应腔，第一反应腔与第二反应腔可选择性的连通。第一反应腔用于在使用期间容纳生物反应器对微生物小体积培养。第二反应腔用于对微生物的大体积培养，第一反应腔与第二反应腔的组合使用可实现对微生物发酵培养的逐级放大培养过程。

本实用新型通过设置所述内层子袋200可拆卸的嵌入放置于所述外层母袋100中，以确保内层子袋200可以独立用于一阶工艺培养﹑试运行验证。若试运行验证正常，再将所述内层子袋200嵌入放置于所述外层母袋100中，以进行对照平行试验。

在培养过程中的绝大部分时间里，所述内层子袋200的第一反应腔与所述外层母袋100的第二反应腔处于相互隔绝状态。在需要将内层子袋200内的物质注入外层母袋100时，例如当所述内层子袋200的微生物液作为所述外层母袋100发酵培养的种子时；或所述内层子袋200的微生物液作为所述外层母袋100的二阶工艺(如病毒液)的毒种时，则允许第一反应腔与第二反应腔连通并且给予内层子袋200正压以完成注入。具体的，子袋顶板220上有通气孔，外部用于产生压缩空气的设备经通气孔注入压缩空气，实现正压，从而完成注入。

具体的，如图2所示，所述内层子袋200包括柔性子袋袋体210和子袋顶板220，所述柔性子袋袋体210和所述子袋顶板220围合形成第一反应腔。如图3所示，所述外层母袋100包括柔性母袋外袋体110、嵌套入所述柔性母袋外袋体110中并且与所述柔性母袋外袋体110间隔设置的柔性母袋内袋体120以及母袋顶板130，所述柔性母袋外袋体110、所述柔性母袋内袋体120以及所述母袋顶板130围合形成第二反应腔。所述子袋顶板220与所述母袋顶板130可拆卸的连接，以实现所述内层子袋200与所述外层母袋100可拆卸的连接。

当所述内层子袋200嵌入放置于所述外层母袋100时，柔性子袋袋体210盛放于柔性母袋内袋体120内，起到部分地承托柔性子袋袋体210的作用。

进一步的，如图3所示，所述柔性母袋外袋体110的外表面设置有装量刻度标识111，所述装量刻度标识111用于试验操作人员标定培养物体积。

如图1所示，所述子袋顶板220开设有与所述第一反应腔连接的若干第一培养通孔。所述母袋顶板130开设有与所述第二反应腔连接的若干第二培养通孔。所述培养通孔用于根据培养需要添加各种传感器以及进出气﹑补料﹑取样﹑收获的硅胶软管等。这些培养通孔在顶板处设置有膜层结构。使用时通过刺破对应的膜层来使对应的培养通孔由封闭状态转变为打开状态，使用后通过安装螺钉或其他能封闭的结构来封闭。

具体的，如图1所示，该子母生物反应袋包括连通结构，第一反应腔与第二反应腔通过连通结构实现可选择性的连通。在一个特定的实施例中，连通结构包括一次性连通器310和连通管320。如图2所示，所述一次性连通器310安装于所述柔性子袋袋体210底部。如图1所示，所述连通管320的一端与一次性连通器310连接，另一端穿过母袋顶板130上任意一个第二培养通孔，并与另一个第二培养通孔连接。

具体的，所述连通结构包括限流结构，限流结构可拆卸的安装于连通管上且位于所述反应袋的外部，以便于手动操作。限流结构用于控制连通管导通或者关断。可选的，所述限流结构为止血钳或管夹，图中未示出这些限流结构。

如图4所示，所述子袋顶板220呈圆形设置。所述母袋顶板130的顶面开设有与所述子袋顶板220适配的开口。所述子袋顶板220嵌入所述开口内，并且所述子袋顶板220与所述开口的嵌合配合面上分别设置有互相止挡的周向止挡结构。周向止挡结构用于抑制消除“子”“母”两袋因振荡引起的相对运动。

具体的，如图4所示，所述周向止挡结构包括限位凹槽131与限位凸块221，所述限位凸块221位于所述子袋顶板220的外周侧壁上并且沿径向向外延伸，所述限位凹槽131开设于所述母袋顶板130的顶面并且所述限位凹槽131靠近所述母袋顶板130中心位置的一端与所述开口连通。

优选的，如图2和图3所示，所述柔性母袋外袋体110、所述柔性母袋内袋体120以及所述柔性子袋袋体210的形状相同，包括圆柱形侧壁和与所述圆柱形侧壁底端连接的球形体底壁。

本实施例中的圆柱形侧壁和球形体底壁充分符合流体力学设计。当生物反应器驱动该子母生物反应袋内的物质振荡时，第一和第二反应腔内不会出现循环死角以及不规则的高剪切棱角。由此，本实施例的反应袋消除了消毒死端和污染源遗留的问题。

进一步的，如图3所示，所述柔性母袋外袋体110的球形体底壁的外表面分布有发泡凸起112。发泡凸起112的主要功能是通过加大摩擦系数增加摩擦力，抑制反应袋与外驱动装置以及固定装置的相对运动，使反应袋内流体运动呈现规律性。

如图2所示，该子母生物反应袋还包括安装把手222，所述安装把手222位于所述子袋顶板220上方且与所述子袋顶板220连接，方便操作者对反应袋安装、提取。

如图5所示，本实用新型还提供了一种生物反应器。该反应器包括上述任一实施例所述的一种子母生物反应袋1、用于驱动所述反应袋1振荡的驱动装置2以及连接于所述驱动装置2上方的托架3。所述托架3用于容纳所述反应袋。驱动装置2可以是恒温摇床或者激流式反应器。在一个特定实施例中，如图5所示，所述托架3呈三瓣爪结构并且形成有顶部开口的半球形容纳腔。当所述反应袋放置于所述半球形容纳腔时，所述反应袋的底部与所述半球形容纳腔的腔壁贴合。该实施例中的托架3易于组装和拆卸。托架也可以是其他能够将子母生物反应袋固定于驱动装置上的支撑结构。

本实用新型提供了一种子母生物反应袋的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种子母生物反应袋，其特征在于，该反应袋包括外层母袋(100)和内层子袋(200)，所述内层子袋(200)可拆卸的嵌入放置于所述外层母袋(100)中，所述内层子袋(200)内部设置有第一反应腔，所述外层母袋(100)内部设置有第二反应腔。

2.根据权利要求1所述的子母生物反应袋，其特征在于，所述内层子袋(200)包括柔性子袋袋体(210)和子袋顶板(220)，所述柔性子袋袋体(210)和所述子袋顶板(220)围合形成第一反应腔；所述外层母袋(100)包括柔性母袋外袋体(110)、嵌套入所述柔性母袋外袋体(110)中并且与所述柔性母袋外袋体(110)间隔设置的柔性母袋内袋体(120)以及母袋顶板(130)，所述柔性母袋外袋体(110)、所述柔性母袋内袋体(120)以及所述母袋顶板(130)围合形成第二反应腔；所述子袋顶板(220)与所述母袋顶板(130)可拆卸的连接。

3.根据权利要求2所述的子母生物反应袋，其特征在于，所述子袋顶板(220)开设有与所述第一反应腔连接的若干第一培养通孔；所述母袋顶板(130)开设有与所述第二反应腔连接的若干第二培养通孔。

4.根据权利要求3所述的子母生物反应袋，其特征在于，所述子母生物反应袋还包括连通结构，第一反应腔与第二反应腔通过连通结构实现可选择性的连通。

5.根据权利要求4所述的子母生物反应袋，其特征在于，所述连通结构包括一次性连通器(310)和连通管(320)，所述一次性连通器(310)安装于所述柔性子袋袋体(210)的底部；所述连通管(320)的一端与一次性连通器(310)连接，另一端穿过母袋顶板(130)上任意一个第二培养通孔，并与另一个第二培养通孔连接。

6.根据权利要求5所述的子母生物反应袋，其特征在于，所述连通结构包括限流结构，所述限流结构可拆卸的安装于连通管上且位于所述反应袋的外部。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的子母生物反应袋，其特征在于，所述子袋顶板(220)呈圆形设置；所述母袋顶板(130)的顶面开设有与所述子袋顶板(220)适配的开口，所述子袋顶板(220)嵌入所述开口内，并且所述子袋顶板(220)与所述开口的嵌合配合面上分别设置有互相止挡的周向止挡结构。

8.根据权利要求7所述的子母生物反应袋，其特征在于，所述周向止挡结构包括限位凹槽(131)与限位凸块(221)，所述限位凸块(221)位于所述子袋顶板(220)的外周侧壁上并且沿径向向外延伸，所述限位凹槽(131)开设于所述母袋顶板(130)的顶面并且所述限位凹槽(131)靠近所述母袋顶板(130)中心位置的一端与所述开口连通。

9.根据权利要求2至6中任一项所述的子母生物反应袋，其特征在于，所述柔性母袋外袋体(110)、所述柔性母袋内袋体(120)以及所述柔性子袋袋体(210)的形状相同，包括圆柱形侧壁和与所述圆柱形侧壁底端连接的球形体底壁。

10.根据权利要求9所述的子母生物反应袋，其特征在于，所述柔性母袋外袋体(110)的球形体底壁的外表面分布有发泡凸起(112)。