带圆弧挡板的振荡式生物反应器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020850871.3 (22)申请日 2020.05.20 (73)专利权人 浙江工业大学 地址 310000 浙江省杭州市下城区朝晖六 区 (72)发明人 卢志明李承拓 (74)专利代理机构 浙江千克知识产权代理有限 公司 33246 代理人 周希良 (51)Int.Cl. C12M 3/00(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/04(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种带圆弧挡板的振。

2、荡式生物反应器 (57)摘要 本实用新型涉及一种带圆弧挡板的振荡式 生物反应器， 本实用新型所提供的一种带圆弧挡 板结构振荡式生物反应器， 包括罐体， 夹套； 所述 罐体与振荡器刚性连接， 振荡器运动形式为偏心 圆周运动； 所述罐体的罐壁内部设置有圆弧挡 板； 所述罐体的罐盖上设置有氧浓度检测装置， pH检测装置， 温度检测装置； 所述罐体的下半部 分被夹套包裹。 本实用新型的特征是在罐体内部 设置圆弧挡板， 提高了反应器溶氧和混合的性 能， 并且剪切力比较低， 能满足细胞培养的要求。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 212247083 U 2020.12.29 CN 212247。

3、083 U 1.一种带圆弧挡板的振荡式生物反应器， 其特征在于， 包括罐体， 罐体包括罐盖和罐 壁， 在罐体上设置有圆弧挡板， 所述圆弧挡板为两头封顶的空心半圆柱结构， 半圆两端作圆 弧过渡， 圆弧过渡段与罐壁连接， 所述罐盖上设有接种口， 培养基入口， 氧浓度检测口， pH检 测口， 加碱口和测温口； 所述罐壁上设有进气口和排气口； 所述罐体与振荡器刚性连接； 所 述罐体被保温夹套包裹， 所述保温夹套上设有加热介质进口， 加热介质出口。 2.根据权利要求1所述的一种带圆弧挡板的振荡式生物反应器， 其特征在于， 所述反应 器采用无鼓泡式溶氧方式。 3.根据权利要求1所述的一种带圆弧挡板的振荡式。

4、生物反应器， 其特征在于， 所述振荡 器运动形式为偏心圆周运动， 振荡器偏心半径为3060mm， 振荡频率为4070转每分钟。 4.根据权利要求1所述的一种带圆弧挡板的振荡式生物反应器， 其特征在于， 所述罐体 形状为圆柱形， 所述罐体的底部为圆锥结构， 所述圆锥结构的半锥角为50 70 。 5.根据权利要求4所述的一种带圆弧挡板的振荡式生物反应器， 其特征在于， 所述圆弧 挡板的半径为1/203/20的罐体半径， 所述圆弧挡板与罐体圆柱形长度相同。 6.根据权利要求1所述的一种带圆弧挡板的振荡式生物反应器， 其特征在于， 所述圆弧 挡板等间距均匀分布在罐体四周， 所述圆弧挡板数量为26个。 。

5、7.根据权利要求1所述的一种带圆弧挡板的振荡式生物反应器， 其特征在于， 所述罐体 的下半部分被保温夹套包裹， 加热介质进口， 加热介质出口设置于夹套上， 加热介质进口设 置于夹套锥体底部， 加热介质出口设置于夹套圆筒的顶部。 权利要求书 1/1 页 2 CN 212247083 U 2 一种带圆弧挡板的振荡式生物反应器 技术领域 0001 本实用新型属于动物细胞生物反应器工程技术领域， 具体涉及一种带圆弧挡板的 振荡式生物反应器。 背景技术 0002 生物反应器是动植物细胞培养最重要的设备， 它是利用生物体或酶所具有的生物 功能， 在体外进行生物化学反应的系统装置。 在设计生物反应器时， 要。

6、尽可能的考虑到细胞 生长对外界环境的要求， 减轻不利因素对细胞的损伤， 使细胞拥有较高的培养密度和表达 效率。 动物细胞没有细胞壁， 对外界环境比较敏感， 对培养条件要求更高， 因此动物细胞体 外培养需要特殊的生物反应器， 在保证充分的混合效果的情况下尽可能降低反应器中的剪 切力。 为了克服传统搅拌式生物反应器剪切力较大这一缺点， 研究人员提出一种新型的生 物反应器， 即振荡式生物反应器。 0003 振荡式生物反应器(OSR)是近几年新出现的一种动物细胞生物反应器， 它最大的 特点在于供氧方式的设计上， 此前的生物反应器多采用液面下鼓泡传氧， 而振荡式生物反 应器基于一种无鼓泡式表面曝气供氧方。

7、式， 这种新型传氧方法的溶氧效率比鼓泡式的要 高， 为细胞高密度培养提供了充足的溶氧， 并且避免了鼓泡传氧在气泡破裂时给细胞造成 的破坏以及搅拌桨转动时产生的强剪切力对细胞的损伤， 提高了细胞存活率。 振荡式动物 细胞生物反应器可广泛用于： 基因治疗产品、 单克隆抗体类药物、 病毒类疫苗、 重组蛋白类 药物产品的大规模生产， 具有广阔的市场应用前景。 但同时， 振荡式生物反应器也存在一定 的局限性。 反应器在小规模时， 能够提供充足的养分， 从而得到较高的细胞存活率、 密度和 代谢产物量， 但是随着培养规模的增大， 单位体积的动物细胞存活率、 密度和代谢产物都会 明显呈下降趋势。 所以在反应器。

8、中设置挡板结构成为新的研究方向之一。 0004 因此需要一种新型的振荡式生物反应器结构， 既能保留振荡式生物反应器较低剪 切的特点， 又能有效提升反应器的混合和溶氧能力。 实用新型内容 0005 为解决上述技术问题， 本实用新型提供一种圆弧挡板结构的振荡式生物反应器， 提高了混合和溶氧性能， 同时剪切力较低， 能满足细胞培养的需求。 0006 为了实现本实用新型的上述目的， 特采用以下技术方案： 0007 本实用新型所提供的一种圆弧挡板结构振荡式生物反应器， 包括罐体， 罐体包括 罐盖和罐壁， 在罐体上设置有圆弧挡板， 所述圆弧挡板为两头封顶的空心半圆柱结构， 半圆 两端作圆弧过渡， 圆弧过渡。

9、段与罐壁连接， 所述罐盖上设有接种口， 培养基入口， 氧浓度检 测口， pH检测口， 加碱口和测温口； 所述罐壁上设有进气口和排气口； 所述罐体与振荡器刚 性连接； 所述罐体被保温夹套包裹， 所述保温夹套上设有加热介质进口， 加热介质出口。 0008 与现有技术相比， 该反应器采用无鼓泡式溶氧方式， 即不直接向溶液中通入氧气， 而是向溶液上方通入氧气， 以表面曝气的形式为细胞提供生命活动所必须的氧气。 同时采 说明书 1/3 页 3 CN 212247083 U 3 用圆弧挡板结构， 对培养液混合起到了促进作用， 同时圆弧的存在降低了培养液与挡板直 接碰撞造成的较大剪切率对细胞的损伤， 提高了。

10、细胞的成活率。 附图说明 0009 图1为本实用新型一种带圆弧挡板的振荡式生物反应器主视示意图 0010 图2为本实用新型一种带圆弧挡板的振荡式生物反应器俯视示意图 0011 图3为本实用新型一种带圆弧挡板的振荡式生物反应器挡板设置示意图 0012 图4为本实用新型一种带圆弧挡板的振荡式生物反应器挡板结构示意图 具体实施方式 0013 下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述： 0014 一种带圆弧挡板的振荡式生物反应器， 包括罐体1， 罐体1包括罐盖和罐壁， 在罐体 1上设置有圆弧挡板2， 所述罐盖上设有接种口3， 培养基入口4， 氧浓度检测口5， pH检测口8， 加碱口9， 测温口10，。

11、 备用口11； 所述罐壁上设有进气口6， 排气口7； 所述罐体1被保温夹套12 包裹， 所述保温夹套12上设有加热介质进口13， 加热介质出口14。 0015 所述罐体1与振荡器刚性连接， 振荡器运动形式为偏心圆周运动， 优选的， 振荡器 偏心半径为3060mm， 振荡频率为4070转每分钟。 0016 所述罐体1形状为圆柱形， 优选的， 罐体1的底部为圆锥结构， 更优选的， 圆锥结构 的半锥角为50 70 。 0017 所述罐体1的罐壁内部设置有圆弧挡板2， 所述圆弧挡板2为两头封顶的空心半圆 柱结构， 半圆两端作圆弧过渡， 圆弧过渡段与罐壁以焊接的形式连接， 焊接完成后需对焊缝 位置进行打。

12、磨， 以保证焊接处的光滑性， 减少反应器内液体与挡板直接碰撞而产生的剪切 力。 所述圆弧挡板2半径为1/203/20的罐体半径， 高度与罐体圆柱形部分长度相等， 保证 底部圆锥结构的完整性。 所述圆弧挡板2根据挡板数量的不同， 等间距均匀分布在罐体四 周， 优选的， 挡板数量为26个， 更优选的， 挡板数量为4个， 即每隔90 设置一个挡板。 0018 所述罐体1的罐盖上设置有接种口3， 用于将待培养的细胞种子接入反应器。 0019 所述罐体1的罐盖上设置有培养基入口4， 用于将培养基接入反应器内。 0020 所述罐体1的罐盖上设置有氧浓度检测口5， 罐壁上部设置有进气口6， 排气口7。 氧 。

13、浓度检测口5用于安装溶氧电极， 检测反应器内的氧浓度， 通过控制输氧管路的调节阀， 将 氧气或者无菌空气通过进气口6通入反应器内， 将二氧化碳通过排气口7排出反应器， 控制 培养基的氧浓度。 0021 所述罐体1的罐盖上设置有pH检测口8， 加碱口9。 在pH检测口8设置pH电极， pH信号 反馈控制加碱口9， 向培养基中添加NaHCO3溶液。 0022 所述罐体1的罐盖上设置有测温口10， 温度传感器通过测温口10接入反应器内， 测 量培养基的温度， 通过闭环(PID)控制夹套中的加热介质流量， 实现反应器内培养基温度恒 定。 0023 所述罐体1的下半部分被保温夹套12包裹， 加热介质进口。

14、13， 加热介质出口14设置 于夹套上， 加热介质进口13设置于夹套锥体底部， 加热介质出口14设置于夹套圆筒的顶部。 根据测温口反馈的温度信息， 调节加热介质的流量， 从而控制反应器内的培养液温度恒定。 说明书 2/3 页 4 CN 212247083 U 4 0024 例如， 在一个实施方式中， 生物反应器罐体为50L罐体， 罐体底部是半锥角为60 的 圆锥结构。 罐壁上均匀设置4个圆弧挡板， 圆弧挡板的宽度为1/10罐径。 反应器振荡偏心半 径为40mm， 振荡频率为40转每分钟。 在此实施例基础上设置对比例； 0025 对比例1： 与实施例区别仅在于， 圆弧挡板改为矩形挡板。 0026。

15、 对比例2： 与实施例区别仅在于， 去除挡板。 0027 模拟所得反应器混合、 溶氧、 剪切性能如下数据： 0028 0029 注1： 实施例增幅(实施例数值-对比例2数值)对比例2数值100； 0030 注2： 对比例1增幅(对比例1数值-对比例2数值)对比例2数值100。 0031 注3： 湍动能和湍动能耗散率表征了反应器的混合性能， 单位体积氧传质系数表征 了反应器的溶氧性能， 平均剪切率表征了反应器的剪切性能。 0032 从对比例1和2可知， 相较于无挡板条件而言， 圆弧挡板打破了原有反应器内液体 的稳定流动状态， 对液体混合效果起到了较好的促进作用； 而相较于相同条件下的矩形挡 板，。

16、 圆弧挡板缓和了液体与挡板垂直碰撞的情况， 有效降低了反应器内液体的平均剪切率 大小， 改善了细胞生存的剪切环境， 使其变得有利于细胞生长发育。 0033 对于本领域技术人员而言， 显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节， 而 且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下， 能够以其他的具体形式实现本实用新 型。 因此， 无论从哪一点来看， 均应将实施例看作是示范性的， 而且是非限制性的， 本实用新 型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定， 因此旨在将落在权利要求的等同要件的含 义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制 所涉及的权利要求。 0034 此外， 应当理解， 虽然本说明书按照实施方式加以描述， 但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案， 说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体， 各实施例中的技术方案也可以经适当组合， 形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。 说明书 3/3 页 5 CN 212247083 U 5 图1 图2 说明书附图 1/2 页 6 CN 212247083 U 6 图3 图4 说明书附图 2/2 页 7 CN 212247083 U 7 。