SU1296576A1

SU1296576A1 - Аппарат дл культивировани клеток

Info

Publication number: SU1296576A1
Application number: SU853900771A
Authority: SU
Inventors: Евгений Аркадьевич Боровик; Владимир Петрович Мельник
Original assignee: Днепропетровский химико-технологический институт им.Ф.Э.Дзержинского
Priority date: 1985-05-28
Filing date: 1985-05-28
Publication date: 1987-03-15

Abstract

Изобретские относитс к устройствам дл выращивани клеток и животных тканей поверхностным способом и может быть использовано в микробиологической, химико-фармацевтической и медипиртской промьшшенно- сти. Цель изобретени заключаетс в повьйаении выхода биомассы путем равномерного однородного распределени скоростей на поверхности росто- вьпч дисковых элементов. Аппарат состоит КЗ горизонтального 11,илиндричес- кого корпуса 1 со съемной крышкой 2. Внутри корпуса 1 размещены ростовые дисковые элементы 3 из пористого материала, укрепленные в р д на (О СЛ 7/ 1чЭ СО 05 ел О)

Description

держателе, состо щем из двух торцовых дисков 4, прикрепленных к ним стержней 5, служащих дл фиксации ростовых дискойых элементов 3.Аппарат имеет центральный приводной вал 6 и снабжен р дом дополнительных держателей аналогичной описанной выше конструкции, причем все держатели размещены равномерно по окружности вокруг приводного вала 6, Держатели установлены в корпусе аппарата с возможностью планетарного движени которое достигаетс тем, что снаружи приводного вала 6 дополнительно соосно ему размещена неподвижна ось 7 и торцовые диски 4 имеют с

1

Изобретение относитс к устройствам дл выращивани клеток и животных тканей поверхностным способом и может быть использовано в микробиологической, химико-фармацевтической и медицинской промьтшенно- сти.

Цель изобретени - повышение выхода биомассы путем создани однородного распределени скоростей на поверхности ростовых дисковых элементов .

На фиг. 1 изображен аппарат дл культивировани клеток, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. ; на фиг. 4 - схема движени ростовых дисковых элементов с эпюрой скоростей, на фиг. 5 -трафик зависимости СКОРОСТИ точки, лежащей на наружном диаметре ростовых диковых элементов, от времени.

., Аппарат состоит из горизонтального цилиндрического корпуса 1 со съемной крышкой 2. Внутри корпуса размещены ростовые дисковые элементы 3 из пористого материала, укрепленные в р д на держателе, состо щем из двух торцовых дисков 4 и прикрепленных к ним стержней 5, служащих дл фиксации ростовых дисковых элементов 3. Аппарат имеет центральный приводной вал 6 и снабжен р дом дополнительных держателей аналогичней зацепление (фрикционное или зубчатое ). Снаружи неподвижной оси 7 соосно ей с зазором установлена также наружна магнитна муфта 8. На торцовых дисках 4 неподвижно закреплены цапфы 9, которые с возможностью вращени вход т в отверстие наружной магнитной муфты 8, На приводном валу 6 напротив наружных магнитных муфт 8 закреплены внутренние магнитные муфты 10 приводной вал 6 установлен в подшипниках II. На стержн х 5 держателей неподвижно закреплены упоры, служащие дл фиксации ростовых дисковых элементов 3 от осевого перемещени , 5 ил.

ной описанной вьше конструкции, причем все держатели размещены равномерно по окружности вокруг приводного вала 6. Держатели установлены

в корпусе аппарата с возможностью планетарного движени . Это достигаетс тем, что снаружи приводного вала 6 дополнительно соосно ему размещена неподвижна ось 7 и торцовые

диски 4 имеют с ней зацепление (фрикционное или зубчатое). Снаружи не- подвижной оси 7 соосно ей с зазором установлена также наружна магнитна муфта В. На торцовых дисках 4

неподвижно закреплены цапфы 9, которые с возможностью вращени вход т в отверстие наружной магнитной муфты 8. На приводном валу 6 напротив наружных магнитных муфт в закреплены

внутренние магнитные муфты Ю, приводной вал 6 установлен в подшипниках 11. На стержн х 5 держателей неподвижно закреплены упоры 12, служащие дл фиксации ростовых дисковых

элементов 3 от осевого перемещени .

Аппарат имеет штуцера 13 и 14 дл входа и выхода стерильного воздуха , штуцера 15 и 16 дл входа и выхода питательной среды, смотровой

щтуцер 17, а также опоры 18,

Аппарат дл культивировани клеток работает следующим образом,

Простерилизованный аппарат заполн ют наполовину питательпой грпдои и засевают тканевой культурой или клетками. Затем привод т во вращение приводной вал .-6. Так как внутренние магнитные муфты 10, укрепленные на валу 6, св заны магнитными силовыми лини ми с внепни- ми магнитными муфтами 8, то последн также врап1аетс . Вследствие того , что внешние магнитные муфты 8 св заны с торцовыми дисками 4 цапфами 9, то они тоже совершают вращательное движение вокруг оси аппарата. Помимо этого, так как наружна поверхность торцовых дисков 4 имеет зацепление (фрикционное или зубчатое) с наружной поверхностью неподвижной оси 7, то торцовые диски 4, обкатыва сь по поверхности

оси 7, совершают также вращательное движение вокруг собственной

оси. Таким образом, торцовые диски 4 совершают сложное планетарное движение, состо щее из вращательного движени относительнооси аппарата и вращательного движени относительно собственной оси. Держатели ростовых дисковых элементов 3, состо щие из торцовых дисков 4 и прикрепленных к ним стержней 5, а следовательно, и ростовые дисковые элементы, зафиксированные на стержн х 5, также совершают планетарное движение.

При этом происходит перемешивани питательной среды и суспендирование в ней клеток или тканей. Затем аппарат помещают в вертикальное положение , установив его на опоры 18,

и оставл ют в положении поко

/

до прикреплени к ростовым дисковым элементам 3 клеток или тканей. После этого аппарат поворачивают на 180 дл прикреплени клеток или тканей к другой части ростовых дисковых элементов 3, Процесс культивировани провод т при горизонтальном положении аппарата при перемешивани и аэрации.

Привод т во вращательное движение приводной вал 6, и в соответствии с описанным ростовые дисковые элементы 3 совершают планетарное движение, состо щее из вращательного движени относительно оси аппарата и вращательного движени вокруг собственной оси.

Так как аппарат заполнен питателной средой наполовину, то половину периода вращени вокруг оси аппарат

2965764

ростовые дисковые элементы 3 перемещаютс в жидкости, где к культуре подвод тс свежие питательные вещества , а другую половину периода они

J перемещаютс в воздухе, где пооисхо- дит насыщение моносло культуры кислородом. Таким образом происходит рост и развитие клеточной попул ции , жизненный цикл которой сосfO тоит в последовательном чередовании циклов погружени в жидкую питательную среду и движени в воздушном пространстве.

При планетарном движении росто15 вых дисковых элементов 3 абсолютна скорость V (t) точки на них складываетс из скорости переносного движени вокруг оси аппарата V (t) и окружной скорости точки при ее вра20 щении вместе с диском вокруг его оси V (фиг, 4)

V, (t)Vn(t)+V,

; где V(t)r(t)oJ - скорость перенос- 25ного движени ;

- скорость окружно30

35

40

45

.J,

го движени ;

г. (t) - радиус переносного движени ;

r.(t)/R +r +2r vCOSu)-- t;

Гэ

г - радиус точки на диске;

- углова скорость

вращени приводного вала;

иО, - углова скорость вращени ростовых дисковых элементов 3 вокруг собсТВен- R

ной оси (сх), и)-),

э с учетом приведенных обозначений i

f

V. (t)o

+r +2rRcosa)-5 r.

Следовательно, скорость на ростовом дисковом элементе 3 измен етс по гармоническому закону с частотой о) (фиг, 5) ,

Таким образом, в течение периода Т вращени ростовых дисковых элементов вокруг оси аппарата на клетки , расположенные на нем, действуют различные скорости - от максимальной до минимальной, что способствует усреднению скоростей, действующих на культуру., исключению зон

51296576

с длительным воздействием как максимальной так и минимальной скорости . При этом в течение всего цикла роста культура на дисках находитс в одинаковых гидродинамических услови х, исключающих как возможность смывани клеток при длительном воздействии локально высоких скоротей , так и возможность голодани леток в зонах с низкими скорост ми fo низкой скоростью подвода вептеств. то способствует улучшению условий роста и увеличению выхода биомассы.

Стерильньй воздух поступает по туцеру 13, отработанный воздух }5 отводитс из аппарата по штуцеру 14. Вследствие перекрестного движени потока воздуха и ростовых дисковых элементов 3 достигаетс увеличение скорости массопереноса на 20 поверхности последних и, соответственно , увеличение выхода биомассы.

В аппарате можно проводить культивирование как в периодическом, так и в непрерывном режиме. В по- 25 следнем случае свежа питательна среда поступает по штуцеру I5 и

отводитс по штуцеру 16.

Аппарат позвол ет легко осуще- jO ствл ть осмотр, мойку и замену как целых держателей, так и отдельных pocTOBfcix дисковых элементов 3, дл чего снимают верхнк о крышку 2.

Таким образом, оснащение предлагаемого аппарата дл культивировани клеток дополнительными держател ми , служащими дл фиксации ростовых дисковых элементов, размещенными равномерно по окружности 0 вокруг вала и установленными с возможностью планетарного движени , позвол ет улучшить однородность распределени скоростей на поверх- ости ростовых дисковых элементов, в сравнении с прототипом, в котором ростовые дисковые элементы установ35

лены на центральном валу и совершают лиить вращательное движение.

Например (фиг. 5), дл точек, удаленных от оси аппарата на 0,405 и 0,055 м, в предлагаемом устройстве коэффициент неравномерности К, определ емый как отношение максимальной и минимальной скоростей

на поверхности ростовых дисковых элементов (,) в 2, 1 раза ниже, чем дл прототипа при тех же геометрических размерах.

Вследствие улучшени однородности распределени скоростей на поверхности ростовых дисковых элементов услови роста клеток во всех зонах ростовых дисковых элементов одинаковы, что позвол ет подбирать оптимальные услови роста клеток дл всей попул ции, в частности частоту вращени приводного вала, и увеличить тем самым выход биомассы.

Claims

Формула изобретени

Аппарат дл культивировани клеток , содержащий горизонтальный цилиндрический корпус со съемной крышкой, размещенные в нем ростовые дисковые элементы из пористого материала , укрепленные в р д на держателе , св занном с валом, отличающийс тем, что, с целью повьшени выхода биомассы путем равномерного однородного распределени скоростей на поверхности ростовых дисковых элементов, держатель состоит из двух торцовых дисков и прикрепленных к ним стержней, служащих дл фиксации ростовых дисковых элементов, при этом аппарат снабжен р дом дополнительных держателей аналогичной конструкции, причем все держатели размещены равномерно по окружности вокруг вала и установлены с возможностью планетарного движени .

2

18.

4

(puff.Z

Фиг.З

Фиг.4

Т Т т т 5Т л 7Т 2Г ЗТ WT ИГ 12 Т Т J ТГ 2 Л Т Т Ж W

Фиг.§

Редактор А.Огар

Составитель Г.Лошкарева Техред А.Кравчук

Заказ 717/28 Тираж 50П )Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тиеj г. Ужгород, ул. Проектна , 4

t.c

Корректор И.Эрдейи