固定床和悬浮两用生物反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种固定床和悬浮两用生物反应器，包括罐体以及搅拌组件，所述搅拌组件包括驱动电机、搅拌轴以及搅拌机构，所述搅拌轴与罐体之间设置有磁流体密封装置，所述搅拌轴的第一端设置于管体外部并与驱动电机传动连接，所述搅拌轴的第二端经至少一个连接机构与所述搅拌机构连接，所述连接机构经第一螺纹紧固件可拆卸地固定于搅拌轴上，且所述连接机构于搅拌轴上的位置可调；所述搅拌机构包括象耳桨、旋转过滤器、提升式搅拌桨、篮式搅拌桨中的至少一者。本实用新型专利技术可实现在一台生物反应器上实现固定床培养和悬浮培养模式的自由转换，大大降低了企业的设备成本和设备空置率，也为用户工艺摸索初期确定培养方式提供有力的设备支持。

Fixed bed and suspension bioreactor

The utility model discloses a fixed bed and suspension dual-purpose bioreactor, which comprises a tank body and a stirring component. The stirring component comprises a driving motor, a stirring shaft and a stirring mechanism. A magnetic fluid sealing device is arranged between the stirring shaft and the tank body. The first end of the stirring shaft is arranged outside the tube body and is connected with the driving motor. The second end of the stirring shaft passes through the pipe body. At least one connection mechanism is connected with the stirring mechanism, which is detachably fixed on the stirring shaft by the first thread fastener, and the position of the connection mechanism on the stirring shaft is adjustable; the stirring mechanism includes at least one of the Elephant Ear propeller, rotary filter, lifting stirring impeller and basket stirring impeller. The utility model can realize the free conversion of fixed bed cultivation and suspension cultivation modes in a bioreactor, greatly reduces equipment cost and equipment vacancy rate of enterprises, and provides powerful equipment support for determining cultivation modes at the initial stage of user process exploration.

【技术实现步骤摘要】
固定床和悬浮两用生物反应器
本技术涉及一种生物反应器，特别涉及一种固定床和悬浮两用生物反应器，属于细胞培养设备

技术介绍
目前，动物细胞表达体系产生的单克隆抗体、疫苗、蛋白质、生长因子等高附件值医药产品具有广阔的市场应用前景。细胞生物反应器成为医药产业发展的关键工程设备，决定了企业的成本投入、生产规模和产品品质。根据搅拌、通气、细胞截留的不同，生物反应器分为悬浮式式、固定床式、流化床式、多管式、转框式、中空纤维式、气升式、自吸式、塔式、膜反应器、微型生化反应器(反相胶束微反应器、聚合物微反应器、微条反应器)等类型，但市面上仍以悬浮式和固定床式生物反应器为主。固定床式反应器具有以下优势：(1)固定床内的片状载体为细胞细胞生长提供高的表面积，减少对细胞的损伤；(2)搅拌和通气产生的气泡与细胞不直接接触，避免气泡破碎对细胞的损伤；(3)固定床内的结构设计更利于细胞贴壁；(4)无需细胞截留设备，不会造成截留设备堵塞。然而，固定床式反应器仍存在两个问题：(1)放大困难，最大只能放大至150L；(2)培养过程中无法取样和细胞计数。悬浮式生物反应器具有以下优势：(1)对于悬浮细胞和微载体贴壁细胞都有较好的适用性；(2)培养工艺相对简单，易于放大和工业化生产，为细胞生长提供均匀的生长环境；(3)目标产物品质稳定。然而，悬浮式反应器仍存在两个问题：(1)搅拌和通气产生的剪切力较大，易破碎细胞；(2)连续性培养时，细胞截留设备易堵塞。目前绝大多数企业培养工艺既有固定床培养又有悬浮培养，为避免设备的闲置浪费，多采用共线生产的方式降低生产成本，但市面上还未有一种反应器，既可进行固定床式培养，又可进行悬浮式培养。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种固定床和悬浮两用生物反应器，以克服现有技术的不足。为实现前述技术目的，本技术采用的技术方案包括：本技术实施例提供了一种固定床和悬浮两用生物反应器，包括至少用于容置培养液的罐体，至少用于向所述罐体内通入恒压无菌气体的通气组件，至少用于搅拌混合所述罐体内培养液的搅拌组件，至少用于监控所述罐体内培养环境的监测组件，至少用于补充或排出罐体内培养液的灌注组件，以及至少用于控制所述反应器内各组件运行状态的控制组件，所述通气组件、搅拌组件、监测组件和灌注组件还均与所述控制组件连接；所述搅拌组件包括驱动电机、搅拌轴以及搅拌机构，所述搅拌轴与罐体之间设置有磁流体密封装置，所述搅拌轴的第一端设置于管体外部并与驱动电机传动连接，所述搅拌轴的第二端经至少一个连接机构与所述搅拌机构连接，所述连接机构经第一螺纹紧固件可拆卸地固定于搅拌轴上，且所述连接机构于搅拌轴上的位置可调；所述搅拌机构包括象耳桨、旋转过滤器、提升式搅拌桨、篮式搅拌桨中的至少一者；所述象耳桨经第二螺纹紧固件固定于所述连接机构上，且所述象耳桨的桨叶倾斜角度可调；所述提升式搅拌桨包括提升管和两个以上的搅拌管，所述提升管和搅拌管固定连接于所述连接机构上，且两个以上的所述搅拌管围绕中空搅拌轴和提升管呈放射状分布；所述旋转过滤器经第二螺纹紧固件固定于连接机构上；所述蓝式搅拌桨经第二螺纹紧固件固定于连接机构上，所述蓝式搅拌桨的篮子包括两个不锈钢带孔筛板，所述带孔筛板沿水平方向延伸至罐壁，且两个带孔筛板之间封闭并填充片状载体。进一步的，沿所述搅拌轴的轴线方向间隔设置有数个与连接机构配合设置的限位槽，其中所述的限位槽处为连续弧形凹槽，所述连接机构的内壁为与所述限位槽相匹配的连续弧形凸面。进一步的，所述连接机构上还设置有沿其径向方向延伸形成的第一螺纹孔，所述第一螺纹紧固件螺纹设置于第一螺纹孔内，且所述第一螺纹紧固件的一端能够抵紧所述搅拌轴。更进一步的，所述连接机构上还设置有至少两个安装槽孔和第二螺纹孔，所述第二螺纹紧固件设置于所述第二螺纹孔内；所述象耳桨的桨叶或者旋转过滤器或者蓝式搅拌桨的部分区域能够可拆卸的设置于所述安装槽孔内，其中所述第一螺纹孔设置于相邻两个安装槽孔之间。更进一步的，所述象耳桨的桨叶包括桨片和固定设置于桨片一侧的连接杆，所述连接杆能够可拆卸地插入所述安装槽孔内。进一步的，所述通气组件包括进气口、气体分布器、进气管、出气管和出气口，所述进气口经进气管与气体分布器相连通。进一步的所述监测组件包括温度控制组件、溶氧控制组件、pH控制组件以及消泡组件；所述温度控制组件包括用于监控培养液温度的温度传感器以及设置于所述罐体外壁的温度调节装置；所述溶氧控制组件包括用于监控培养液溶氧的溶氧电极；所述pH控制组件包括监控培养液pH值的pH电极以及与所述罐体内腔连通的酸/碱液补加管路和蠕动泵；所述消泡组件包括监控培养液泡沫位置的液位电极以及与所述罐体内腔连通的消泡剂补加管路和蠕动泵。优选的，所述罐体的形状为直筒圆柱形，所述罐体的高径比为1.2-3:1；所述罐体的体积为20-50L；所述罐体底部还设置有固定架。与现有技术相比，本技术的优点包括：(1)本技术实施例提供的固定床和悬浮两用生物反应器，结构简单，可同时满足企业进行悬浮培养(象耳桨)、悬浮培养(提升式搅拌桨)、悬浮培养(旋转过滤器)和固定床培养，大大降低了企业的设备成本；(2)本技术实施例提供的固定床和悬浮两用生物反应器可适用悬浮培养和固定床培养，为用户工艺摸索初期确定培养方式提供有力的设备支持；(3)本技术实施例提供的固定床和悬浮两用生物反应器可进行多种模式培养，大大降低了设备空置率。附图说明图1是本技术一典型实施案例中一种固定床和悬浮两用生物反应器的结构示意图；图2是本技术一典型实施案例中一种固定床和悬浮两用生物反应器象耳桨悬浮培养模式的结构示意图；图3是本技术一典型实施案例中一种固定床和悬浮两用生物反应器旋转过滤悬浮培养模式的结构示意图；图4是本技术一典型实施案例中一种固定床和悬浮两用生物反应器提升式搅拌桨悬浮培养模式的结构示意图；图5是本技术一典型实施案例中一种固定床和悬浮两用生物反应器篮式搅拌桨固定床培养模式的结构示意图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本技术实施例提供了一种固定床和悬浮两用生物反应器，包括至少用于容置培养液的罐体，至少用于向所述罐体内通入恒压无菌气体的通气组件，至少用于搅拌混合所述罐体内培养液的搅拌组件，至少用于监控所述罐体内培养环境的监测组件，至少用于补充或排出罐体内培养液的灌注组件，以及至少用于控制所述反应器内各组件运行状态的控制组件，所述通气组件、搅拌组件、监测组件和灌注组件还均与所述控制组件连接；所述搅拌组件包括驱动电机、搅拌轴以及搅拌机构，所述搅拌轴与罐体之间设置有磁流体密封装置，所述搅拌轴的第一端设置于管体外部并与驱动电机传动连接，所述搅拌轴的第二端经至少一个连接机构与所述搅拌机构连接，所述连接机构经第一螺纹紧固件可拆卸地固定于搅拌轴上，且所述连接机构于搅拌轴上的位置可调；所述搅拌机构包括象耳桨、旋转过滤器、提升式搅拌桨、篮式搅拌桨中的至少一者；所述象耳桨经第二螺纹紧固件固定于所述连接机构上，且所述象耳桨的桨叶倾斜角度可调；所述提升式搅拌桨包括提升管和两个以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固定床和悬浮两用生物反应器，包括至少用于容置培养液的罐体，至少用于向所述罐体内通入恒压无菌气体的通气组件，至少用于搅拌混合所述罐体内培养液的搅拌组件，至少用于监控所述罐体内培养环境的监测组件，至少用于补充或排出罐体内培养液的灌注组件，以及至少用于控制所述反应器内各组件运行状态的控制组件，所述通气组件、搅拌组件、监测组件和灌注组件还均与所述控制组件连接；其特征在于：所述搅拌组件包括驱动电机、搅拌轴以及搅拌机构，所述搅拌轴与罐体之间设置有磁流体密封装置，所述搅拌轴的第一端设置于管体外部并与驱动电机传动连接，所述搅拌轴的第二端经至少一个连接机构与所述搅拌机构连接，所述连接机构经第一螺纹紧固件可拆卸地固定于搅拌轴上，且所述连接机构于搅拌轴上的位置可调；所述搅拌机构包括象耳桨、旋转过滤器、提升式搅拌桨、篮式搅拌桨中的至少一者；所述象耳桨经第二螺纹紧固件固定于所述连接机构上，且所述象耳桨的桨叶倾斜角度可调；所述提升式搅拌桨包括提升管和两个以上的搅拌管，所述提升管和搅拌管固定连接于所述连接机构上，且两个以上的所述搅拌管围绕中空搅拌轴和提升管呈放射状分布；所述旋转过滤器经第二螺纹紧固件固定于连接机构上；所述篮式搅拌桨经第二螺纹紧固件固定于连接机构上，所述篮式搅拌桨的篮子包括两个不锈钢带孔筛板，所述带孔筛板沿水平方向延伸至罐壁，且两个带孔筛板之间封闭并填充片状载体。...

【技术特征摘要】
1.一种固定床和悬浮两用生物反应器，包括至少用于容置培养液的罐体，至少用于向所述罐体内通入恒压无菌气体的通气组件，至少用于搅拌混合所述罐体内培养液的搅拌组件，至少用于监控所述罐体内培养环境的监测组件，至少用于补充或排出罐体内培养液的灌注组件，以及至少用于控制所述反应器内各组件运行状态的控制组件，所述通气组件、搅拌组件、监测组件和灌注组件还均与所述控制组件连接；其特征在于：所述搅拌组件包括驱动电机、搅拌轴以及搅拌机构，所述搅拌轴与罐体之间设置有磁流体密封装置，所述搅拌轴的第一端设置于管体外部并与驱动电机传动连接，所述搅拌轴的第二端经至少一个连接机构与所述搅拌机构连接，所述连接机构经第一螺纹紧固件可拆卸地固定于搅拌轴上，且所述连接机构于搅拌轴上的位置可调；所述搅拌机构包括象耳桨、旋转过滤器、提升式搅拌桨、篮式搅拌桨中的至少一者；所述象耳桨经第二螺纹紧固件固定于所述连接机构上，且所述象耳桨的桨叶倾斜角度可调；所述提升式搅拌桨包括提升管和两个以上的搅拌管，所述提升管和搅拌管固定连接于所述连接机构上，且两个以上的所述搅拌管围绕中空搅拌轴和提升管呈放射状分布；所述旋转过滤器经第二螺纹紧固件固定于连接机构上；所述篮式搅拌桨经第二螺纹紧固件固定于连接机构上，所述篮式搅拌桨的篮子包括两个不锈钢带孔筛板，所述带孔筛板沿水平方向延伸至罐壁，且两个带孔筛板之间封闭并填充片状载体。2.根据权利要求1所述的固定床和悬浮两用生物反应器，其特征在于：沿所述搅拌轴的轴线方向间隔设置有数个与连接机构配合设置的限位槽，其中所述的限位槽处为连续弧形凹槽，所述连接机构的内壁为与所述限位槽相匹配的连续弧形凸面。3.根据权利要求1所述的固定床和悬浮两...

【专利技术属性】
技术研发人员：张京奎，邱忠，林晨，滕小锘，
申请(专利权)人：苏州迪欧益生物科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32