專(zhuān)利名稱(chēng)：一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
生物反應(yīng)器，指以活細(xì)胞或酶為生物催化劑進(jìn)行細(xì)胞增殖或生化反應(yīng)提供適宜環(huán) 境的設(shè)備，它是生物反應(yīng)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備。從生物反應(yīng)過(guò)程說(shuō)，專(zhuān)為動(dòng)物細(xì)胞大量培養(yǎng)用 的生物反應(yīng)器，稱(chēng)為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，由于為細(xì)胞生長(zhǎng) 提供了一個(gè)適宜、可控的生長(zhǎng)環(huán)境，并能夠擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，符合上述產(chǎn)品生產(chǎn)要求，使動(dòng)物 細(xì)胞工業(yè)化大規(guī)模培養(yǎng)成為可能。因此，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的應(yīng)用，在生物產(chǎn)品生產(chǎn) 上具有很大的優(yōu)越性，能夠持續(xù)提高生產(chǎn)力，進(jìn)而降低成本，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生 物反應(yīng)器是動(dòng)物細(xì)胞體外大規(guī)模培養(yǎng)時(shí)，整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程的關(guān)鍵設(shè)備，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)能 否大規(guī)模工業(yè)化、商業(yè)化，關(guān)鍵在于能否設(shè)計(jì)出合適的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器。罐體是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器中最重要的組成部分之一?，F(xiàn)有罐體的罐底常 設(shè)置機(jī)械攪拌裝置，通過(guò)機(jī)械攪拌裝置的作用使罐內(nèi)的細(xì)胞和養(yǎng)分在培養(yǎng)液中均勻分布， 使養(yǎng)分充分被細(xì)胞利用，并增大氣液接觸面，有利于氧的傳遞，可獲得良好的混合和傳質(zhì)效 果。機(jī)械攪拌的作用可使進(jìn)入罐內(nèi)的空氣很好地獲得破碎和分布，以增加罐內(nèi)氣液接觸面 積而有利于氧的傳遞和發(fā)酵液的混合。但是這種機(jī)械攪拌裝置與罐體之間采用機(jī)械密封， 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器與外界不能完全密封，不能保證動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器長(zhǎng)時(shí)間 無(wú)菌運(yùn)行。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，用以提供一種具有良好 的密封性的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器。本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括罐體，還包括罐內(nèi)攪拌軸，設(shè)置于所述罐體的罐底的內(nèi)表面上；用于利用磁力作用驅(qū)動(dòng)所述罐內(nèi)攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)置于所述罐底的 外表面上。所述罐內(nèi)攪拌軸的接觸培養(yǎng)物的表面的粗燥度小于或等于0.4 μ m。所述的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，還包括與所述罐體連接的輔助器件；所述輔助器件包括機(jī)械攪拌裝置、擋板、不銹鋼隔膜式罐底閥、稱(chēng)重模塊、360度旋 轉(zhuǎn)清洗球、氣體除菌過(guò)濾器、隔膜式壓力表、壓力傳感器、溫度傳感器、無(wú)菌取樣閥、酸堿度 探頭、溶氧探頭、視鏡、視景燈和安全閥中的任一個(gè)器件或多個(gè)器件。所述罐體為圓柱形罐體；所述圓柱形罐體的內(nèi)高度與內(nèi)直徑的比例大于或等于1 1且小于或等于
2 · 5 · 1 ο[0014]所述罐體的容積大于或等于100升且小于或等于10000升。所述罐體的內(nèi)表面的粗糙度小于0. 4 μ m ；禾Π /或所述罐體的外表面的粗糙度小于0. 8 μ m。所述罐體的上端開(kāi)口設(shè)置有蝶形封頭，所述蝶形封頭上設(shè)置有法蘭罐蓋；或所述罐體的上端開(kāi)口設(shè)置有法蘭罐蓋；或所述罐體的罐底設(shè)置有蝶形封頭。所述罐體的頂部設(shè)置有至少六只工藝管口；和/或所述罐體的腰部設(shè)置有至少五只工藝管口。所述罐體包括容器筒體、夾套筒體和保溫筒體；其中，所述容器筒體套于所述夾套筒體內(nèi)，所述夾套筒體套于所述保溫筒體內(nèi)，且 所述夾套筒體設(shè)置有至少一只用于進(jìn)水至所述夾套筒體與所述容器筒體之間空隙的工藝 管口和至少一只用于排水的工藝管口。所述工藝管口的高度小于70毫米。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，采用磁力攪拌系統(tǒng)，使得動(dòng) 物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器與外界完全隔離，不產(chǎn)生泄露，具有良好的密封性，解決了動(dòng)物細(xì)胞 培養(yǎng)的泄露和染菌問(wèn)題。另外，罐體的特定徑高比能增加大氣液接觸面積，提高空氣利用 率、傳質(zhì)效果和傳熱效果，同時(shí)，內(nèi)、外表面特定的粗糙度也有利于滅菌徹底，降低動(dòng)物細(xì)胞 被污染的可能性，從而為實(shí)現(xiàn)良好的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。
圖IA為本實(shí)用新型實(shí)施例第一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的正視圖；圖IB為圖IA所示動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的俯視圖；圖IC為圖IA所示動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的仰視圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例第二種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的正視圖；圖3A為本實(shí)用新型實(shí)施例第三種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的正視圖；圖3B為圖3A所示動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的俯視圖；圖4A為本實(shí)用新型實(shí)施例第四種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的正視圖；圖4B為圖4A所示動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的俯視圖；圖5A為本實(shí)用新型實(shí)施例第五種生物反應(yīng)器的正視圖；圖5B為圖5A所示生物反應(yīng)器的俯視圖。
具體實(shí)施方式
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物 反應(yīng)器。如圖1A、1B和IC所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器， 包括罐體11，還包括罐內(nèi)攪拌軸121，設(shè)置于罐體11的罐底的內(nèi)表面上；用于利用磁力作用驅(qū)動(dòng)罐內(nèi)攪拌軸121轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力驅(qū)動(dòng)裝置122，設(shè)置于罐底的 外表面上。
4[0040]可將罐內(nèi)攪拌軸121和磁力驅(qū)動(dòng)裝置122統(tǒng)稱(chēng)為磁力攪拌系統(tǒng)。比如，罐內(nèi)攪拌軸121通過(guò)連接件固定連接于罐底的內(nèi)表面上；磁力驅(qū)動(dòng)裝置122 通過(guò)連接件固定連接于罐底的外表面上，其位置與罐內(nèi)攪拌軸121對(duì)應(yīng)；磁力驅(qū)動(dòng)裝置122 利用磁力作用驅(qū)動(dòng)罐內(nèi)攪拌軸121轉(zhuǎn)動(dòng)，罐內(nèi)攪拌軸121上可以安裝槳葉攪拌器或者葉輪 攪拌器等形式的攪拌器，攪拌器在罐內(nèi)攪拌軸121的帶動(dòng)下攪拌罐內(nèi)的培養(yǎng)物。磁力驅(qū)動(dòng)裝置122與罐內(nèi)攪拌軸121采用磁力傳動(dòng)，使得動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng) 器與外界完全隔離，不產(chǎn)生泄露，具有良好的密封性，解決了細(xì)胞培養(yǎng)的泄露和染菌問(wèn)題。其中，罐內(nèi)攪拌軸121的接觸培養(yǎng)物的表面的粗燥度小于或等于0.4 μ m。上述動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器還包括與罐體11連接的輔助器件；其中，輔助器件包括機(jī)械攪拌裝置、擋板、不銹鋼隔膜 式罐底閥、稱(chēng)重模塊、360度旋轉(zhuǎn)清洗球、氣體除菌過(guò)濾器、隔膜式壓力表、壓力傳感器、溫度 傳感器、無(wú)菌取樣閥、酸堿度探頭、溶氧探頭、視鏡、視景燈和安全閥中的任一個(gè)器件或多個(gè) 器件。以上各器件的具體設(shè)置位置可以根據(jù)需要來(lái)定。比如，擋板垂直地固定于罐體11的 內(nèi)壁上，機(jī)械攪拌裝置設(shè)置于罐體11的頂端。另外，罐體11可為圓柱形罐體；此時(shí)，圓柱形罐體的內(nèi)高度與內(nèi)直徑的比例大于 或等于1 1且小于或等于2. 5 1。培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞過(guò)程對(duì)培養(yǎng)環(huán)境有較高的要求，對(duì)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的各結(jié) 構(gòu)參數(shù)要求都比較精細(xì)。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)罐體11的內(nèi)高度h與內(nèi)直徑d的比例介于1 1和 2.5 1之間時(shí)，能增加大氣液接觸面積，提高空氣利用率、傳質(zhì)效果和傳熱效果，為實(shí)現(xiàn)良 好的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。罐體11的容積大于或等于100升且小于或等于10000升。罐體11的內(nèi)表面的粗糙度小于0. 4μπι ；和/或罐體11的外表面的粗糙度小于 O-Sum0罐體11的內(nèi)、外表面粗糙度符合上述條件時(shí)，能使罐體11易于清潔，利于滅菌徹 底，降低動(dòng)物細(xì)胞被污染的可能性。如圖2所示，罐體11的上端開(kāi)口還可以設(shè)置有法蘭罐蓋17。罐體11的上端開(kāi)口 還可設(shè)置有蝶形封頭，蝶形封頭上還可以設(shè)置有法蘭罐蓋。罐體的罐底還可以設(shè)置有蝶形 封頭。如圖3Α-3Β所示，罐體11的頂端可以設(shè)置有至少六只工藝管口 171。如圖4Α-4Β 所示，罐體11的腰部可設(shè)置有至少五只工藝管口 111。罐體11的設(shè)計(jì)壓力大于或等于0. 27兆帕，工作壓力大于或等于0. 25兆帕。如圖5Α-5Β所示，罐體11可包括容器筒體112、夾套筒體113和保溫筒體114 ；其中，容器筒體112套于夾套筒體113內(nèi)，夾套筒體113套于保溫筒體114內(nèi)，且 夾套筒體113設(shè)置有至少一只用于進(jìn)水至夾套筒體113與容器筒體112之間空隙的工藝管 口 1131和至少一只用于排水的工藝管口 1132。上述工藝管口 (171、111、1131和1132)的高度小于70毫米。另外，罐體11接觸培養(yǎng)物的內(nèi)表面(罐體內(nèi)膽、工藝接口、卡盤(pán)、罐底閥、攪拌軸和 過(guò)濾器)采用316L不銹鋼，其余部分采用304不銹鋼，這樣有利于滅菌徹底，降低動(dòng)物細(xì)胞 被污染的可能性。以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn) 和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括罐體，其特征在于，還包括罐內(nèi)攪拌軸，設(shè)置于所述罐體的罐底的內(nèi)表面上；用于利用磁力作用驅(qū)動(dòng)所述罐內(nèi)攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)置于所述罐底的外表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于，所述罐內(nèi)攪拌軸的接觸培養(yǎng)物的表面的粗燥度小于或等于0. 4 μ m。
3.如權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于，還包括 與所述罐體連接的輔助器件；所述輔助器件包括機(jī)械攪拌裝置、擋板、不銹鋼隔膜式罐底閥、稱(chēng)重模塊、360度旋轉(zhuǎn)清 洗球、氣體除菌過(guò)濾器、隔膜式壓力表、壓力傳感器、溫度傳感器、無(wú)菌取樣閥、酸堿度探頭、 溶氧探頭、視鏡、視景燈和安全閥中的任一個(gè)器件或多個(gè)器件。
4.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于， 所述罐體為圓柱形罐體；所述圓柱形罐體的內(nèi)高度與內(nèi)直徑的比例大于或等于1 1且小于或等于2. 5 1。
5.如權(quán)利要求1或4所述的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于， 所述罐體的容積大于或等于100升且小于或等于10000升。
6.如權(quán)利要求1或4所述的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于， 所述罐體的內(nèi)表面的粗糙度小于0. 4μ m ；和/或所述罐體的外表面的粗糙度小于0. 8 μ m。
7.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于，所述罐體的上端開(kāi)口設(shè)置有蝶形封頭，所述蝶形封頭上設(shè)置有法蘭罐蓋；或 所述罐體的上端開(kāi)口設(shè)置有法蘭罐蓋；或 所述罐體的罐底設(shè)置有蠑形封頭。
8.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于， 所述罐體的頂部設(shè)置有至少六只工藝管口 ；和/或所述罐體的腰部設(shè)置有至少五只工藝管口。
9.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于， 所述罐體包括容器筒體、夾套筒體和保溫筒體；其中，所述容器筒體套于所述夾套筒體內(nèi)，所述夾套筒體套于所述保溫筒體內(nèi)，且所述 夾套筒體設(shè)置有至少一只用于進(jìn)水至所述夾套筒體與所述容器筒體之間空隙的工藝管口 和至少一只用于排水的工藝管口。
10.如權(quán)利要求7、8或9所述的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，其特征在于， 所述工藝管口的高度小于70毫米。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，用以提供一種具有良好的密封性的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器。該動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器，包括罐體，還包括罐內(nèi)攪拌軸，設(shè)置于所述罐體的罐底的內(nèi)表面上；用于利用磁力作用驅(qū)動(dòng)所述罐內(nèi)攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)置于所述罐底的外表面上。該動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器與外界完全隔離，不產(chǎn)生泄露，具有良好的密封性，解決了細(xì)胞培養(yǎng)的泄露和染菌問(wèn)題。
文檔編號(hào)C12M3/00GK201762330SQ2010205129
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者王建超, 英春立, 高博學(xué) 申請(qǐng)人:北京清大天一科技有限公司