本发明专利技术公开了一种生物医药生产用低剪切力无脉动液体循环装置及方法和应用，该循环系统包括通过输液管路连接的阀岛和液体输送单元；控制器可控制循环系统内液体顺时针流动或逆时针流动，通过交替进行顺时针流动和逆时针流动实现对细胞截留组件的清洁，通过液体输送单元的压力输送单元的动力装置的控制调控液体流速。本发明专利技术可精准控制系统内液体的流速，低剪切力，无脉动，可实现液体在系统中双向流动，从而对细胞截留组件膜孔及膜表面的堵塞物进行高效冲刷，实现对细胞截留组件的清洁。该系统易于自动化控制，易于操作与规模放大，可广泛应用于疫苗及抗体等生物制品的上游连续细胞培养过程及下游蛋白纯化过程。细胞培养过程及下游蛋白纯化过程。细胞培养过程及下游蛋白纯化过程。
【技术实现步骤摘要】
生物医药生产用低剪切力无脉动液体循环装置及方法
[0001]本专利技术涉及哺乳细胞连续培养以及蛋白纯化
，具体涉及生物医药生产用低剪切力无脉动液体循环装置及方法。
技术介绍
[0002]疫苗、抗体等生物制品生产中需要用到细胞截留系统来实现对细胞等颗粒物的截留，实现规模化哺乳细胞的连续培养以及发酵液中蛋白的初步纯化以及精细纯化，从而有效地提高疫苗、抗体等生物制品的生产效率。
[0003]但目前的细胞截留系统存在剪切力高，易对细胞或蛋白产生损伤，导致细胞活率降低的问题，而且随着液体中颗粒物增加、粘度提高，致截留系统的截留效率逐渐降低。为了提高截留效率需要采用更大规格(面积)或使用更多的细胞截留组件，导致成本的增加；另外采用蠕动泵等循环装置时，通常无法精准的控制流速，流速的变化会增大剪切力；还可能引起最终产品质量的波动。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术中的细胞液循环系统存在剪切力高，截留效率低的缺陷，提供一种低剪切力双向流的细胞截留系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0006]一种适用于生物制品生产的低剪切无脉动液体循环装置，包括液体输送单元、阀岛、控制器；还可以包括细胞截留组件；该低剪切无脉动液体循环装置与反应器(或反应釜等容器)进行连接，构成回路，从而实现反应器内液体的循环。反应器为传统的搅拌式反应器以及波浪式反应器、激流式反应器等形式的反应器。
[0007]液体输送单元用于驱动液体的流动；所述液体输送单元由储液罐和压力输送单元组成，压力输送单元用于引起储液罐内正压和负压的变换，从而使得液体流出或吸入储液罐。液体输送单元可安装于细胞截留组件下方或上方。优先地，液体输送单元安装于细胞截留组件下方。所述细胞截留组件为可对细胞进行截留的过滤膜，细胞截留组件可由中空纤维膜柱组成，也可为卷式膜、膜包等具有过滤功能的结构单元。
[0008]进一步地，所述低剪切无脉动液体循环装置至少包括两个压力输送单元，优先的包括两个压力输送单元，两个压力输送单元在控制器控制下进行同步相反运行，即其中一个压力输送单元进行“推”的动作(此时储液罐内为正压)时，另一个压力输送单元进行“拉”的动作(此时储液罐内为负压)，从而使得液体在管路中流动时无脉动，保证流速与流量的稳定，管路中，液体的流量(或速度)由推杆的推动/拉动的速度决定。
[0009]优选的，所述压力输送单元可采用活塞泵、柱塞泵、真空泵或类似结构的动力装置。更优先的，压力输送单元采用类似活塞泵结构，即压力输送单元由腔体、推杆、电机等部件构成。由电机运动带动推杆的推拉，从而为储液罐中提供正压或负压，实现液体进入储液罐或推出储液罐。进一步的，所述压力输送单元也可由其他驱动方式实现类似功能：例如，
以气压驱动、螺杆推动等。
[0010]进一步地，还可在储液罐与压力输送单元之间增设无菌过滤器，对进出储液罐的空气进行过滤，保证储液罐内无菌。
[0011]阀岛为设置在输液管路上的闭环管路，闭环管路的上下两端分别接入输液管路，闭环管路的左右两侧管路分别与储液罐通过管路连通，在与储液罐连通的四段闭环管路上均设置有夹管阀，四个夹管阀的开启与关闭均由控制器控制，从而控制液体在输液管路中的流向，实现输液管路中液体流向的改变(双向流)。控制器通过对液体输送单元及阀岛的协调控制，实现液体在输液管路中的流速、流向、双向流切换频率(流向交替频率)的控制，确保液体在输液管路中流量稳定且无脉动。
[0012]液体在输液管路中正向流动与反向流动交替进行，这种交替的双向流可对细胞截留组件两端的膜表面进行有效冲刷，清洁膜表面滤饼，提高膜通量。
[0013]当含细胞液体在循环管路中反向流动(即液体从阀岛上方管路进入液体输送单元并从阀岛下方管路流出时，液体输送单元从阀岛上方抽取液体，当细胞截留组件设置在阀岛上方时，可在细胞截留组件内形成一定负压，导致部分滤出液反向进入细胞截留组件的膜组件内部，从而将膜孔表面及膜孔内部的堵塞物冲出，实现膜的清洁，进一步提高细胞截留组件的膜通量。
[0014]进一步地，液体输送单元在运行过程中，其压力输送单元控制储液罐中液体流动，液体在流动过程中无活动的机械结构直接作用于细胞等颗粒物，系统内的剪切力低且不会对细胞造成损伤，提高细胞活率，降低培养基中颗粒物(细胞碎片等)含量，从而降低培养基粘度，从而就可以提高细胞截留组件的截留效率，进而提高细胞截留组件的累计使用时间。
[0015]本专利技术的低剪切无脉动液体循环装置可与搅拌式反应器以及波浪式反应器、激流式反应器等多形式的反应器联用，进行疫苗、抗体等生物制品生产过程中细胞的连续培养以及蛋白纯化等上游过程与下游过程。
[0016]工作时，通过控制器控制液体输送单元的压力输送单元交替进行正压和负压的输送，从而实现储液罐中正负压力交替变换，从而使得液体流出或吸入储液罐，并通过阀岛在输送管路中循环，控制器通过控制阀岛的4个夹管阀的开启与关闭，进而实现液体在输液管路中的双向流动。
[0017]本专利技术所达到的有益效果是：采用本专利技术的低剪切无脉动液体循环装置，可以使得系统内液体流动流速精准可控，流速所带来的剪切力也恒定可控，从而避免流速变化引起剪切力；系统内整体的剪切力较低，有效降低对细胞的损伤，提高细胞活率，降低液体中颗粒物的含量及粘度，提高细胞截留组件膜通量，减少细胞截留组件的消耗；可确保液体在输液管路中流速恒定，无脉动；采用双向流技术，通过控制器控制低剪切液体输送单元及阀岛，实现液体在细胞截留组件中的双向流动(正向流动与反向流动的交替)，从而对细胞截留组件膜孔及膜表面的堵塞物进行高效冲刷，实现对细胞截留组件的清洁，进一步提高细胞截留组件膜通量。该系统易于自动化控制，易于操作与规模放大，可广泛应用于疫苗及抗体等生物制品的上游发酵过程(连续培养)及下游蛋白纯化过程。
附图说明
[0018]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实
施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0019]图1是本专利技术的低剪切力无脉动液体循环装置的示意图；
[0020]图2是本专利技术的液体输送单元及阀岛示意图；
[0021]图3是本专利技术的低剪切力无脉动液体循环装置运行示意图(液体方向自上向下，顺时针流动)；
[0022]图4是本专利技术的低剪切力无脉动液体循环装置运行示意图(左侧的第一储液罐充满；右侧的第二储液罐排空，液体方向自上向下)；
[0023]图5是本专利技术的低剪切力无脉动液体循环装置运行示意图(左侧第一储液罐排空；右侧的第二储液罐充满，液体方向自上向下)；
[0024]图6是本专利技术的低剪切力无脉动液体循环装置运行示意图(液体方向自下向上，逆时针流动)；
[0025]图7是本专利技术的低剪切力无脉动液体循环装置运行示意图(左侧的第一储液罐充满；右侧的第二储液罐排空，液体方向自下向上)；
[0026本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种生物医药生产用低剪切力无脉动液体循环装置，其特征在于，包括通过输液管路连接的阀岛和液体输送单元；所述液体输送单元用于驱动液体在输液管路中流动，由储液罐和压力输送单元组成；所述压力输送单元用于实现储液罐中正负压力交替变换，从而使得液体流出或吸入储液罐；所述阀岛为设置在输液管路上的闭环管路，闭环管路的上下两端分别接入输液管路，闭环管路的左右两侧管路分别与储液罐通过管路连通，在与储液罐连通的四段闭环管路上均设置有夹管阀；还包括有控制器，控制器控制液体输送单元的压力输送单元交替进行正压和负压的输送，从而实现储液罐中正负压力交替变换，使得液体流出或吸入储液罐，并进一步流经阀岛后在输送管路中循环，通过控制阀岛的夹管阀的开启与关闭，进而实现液体在输液管路中流速及流动方向。2.如权利要求1所述的生物医药生产用低剪切力无脉动液体循环装置，其特征在于，储液罐与压力输送单元之间设置有无菌过滤器。3.如权利要求2所述的生物医药生产用低剪切力无脉动液体循环装置，其特征在于，无菌过滤器外设置有加热垫。4.如权利要求1所述的生物医药生产用低剪切力无脉动液体循环装置，其特征在于，所述压力输送单元包括腔体、推杆和动力装置组成，动力装置的输出端与推杆连接，推杆的末端设置在泵腔内，泵腔通过管道与储液罐连通。5.如权利要求1所述的生物医药生产用低剪切力无脉动液体循环装置，其特征在于，输液管路上设置有细胞截留组件，所述的细胞截留组件为中空纤维膜柱、卷式膜或膜包中的任意一种。6.如权利要求1所述的生物医药生产用低剪切力无脉动液体循环装置，其特征在于，液体输送单元的个数为至少两个。7.如权利要求1所述的生物医药生产用低剪切力无脉动液体循环装置，其特征在于，液体输送单元的个数为两个，对称分布在阀岛两侧。8.如权利要求7所述的生物医药生产用低剪切力无脉动液体循环装置，其特征在于，第一液体输送单元由第一储液罐和第一压力输送单元组成，第一压力输送单元包括第一泵腔，第一动力装置和第一推杆；第二液体输送单元由第二储液罐和第二压力输送单元组成，第二压力输送单元包括第二泵腔，第二动力装置和第二推杆；第一动力装置和第二动力装置由控制器控制同时启动，分别对第一推杆和第二推杆进行相反操作。9.如权利要求8所述的生物医药生产用低剪切力无脉动液体循环装置，其特征在于，阀岛的四段闭环管路上的夹管阀分别为第一夹管阀，第二夹管阀，第三夹管阀和第四夹管阀，在控制器的控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙杨，聂简琪，白仲虎，刘俊凯，盛磊，
申请(专利权)人：泰舸赛迩生命科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：
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