專利名稱：用于生物反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)過濾器及包括其的生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)過濾器及包括該過濾器的生物反應(yīng)器，具體涉及 一種用于生物反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)過濾器及包括該旋轉(zhuǎn)過濾器的生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
在生物體(例如細(xì)菌、真菌、病毒等的各種微生物)、生物體的離體器官 (例如植物的根尖、莖尖、子葉、葉原基、花原基等)生物體的離體組織(例 如植物的愈傷組織)或生物體的細(xì)胞(例如各種動物細(xì)胞)的液體培養(yǎng)過程中， 都需要定期更換培養(yǎng)基以保證供應(yīng)給被培養(yǎng)物足夠的營養(yǎng)，并及時(shí)排出被培養(yǎng) 物的代謝廢物。同時(shí)還需要從被培養(yǎng)物所在的培養(yǎng)基中隨時(shí)取樣，以監(jiān)測被培 養(yǎng)物的生長情況。因此對進(jìn)行生物液體培養(yǎng)的裝置 一 一 生物反應(yīng)器的要求很 高，比如在進(jìn)行所述更換培養(yǎng)基和取樣檢測過程中，嚴(yán)格防止雜菌從各種渠道 進(jìn)入到生物反應(yīng)器中引起被培養(yǎng)物的污染。
如圖1所示，現(xiàn)有的生物反應(yīng)器包括培養(yǎng)罐102、進(jìn)料儲罐103、收集儲 罐104以及位于培養(yǎng)罐102內(nèi)的旋轉(zhuǎn)過濾器101，其中，旋轉(zhuǎn)過濾器101固定 在培養(yǎng)耀102的實(shí)心攪拌軸109上。實(shí)心攪拌軸109的轉(zhuǎn)動帶動固定在其上的 攪拌葉IIO和旋轉(zhuǎn)過濾器101 —起轉(zhuǎn)動，防止培養(yǎng)基中的被培養(yǎng)物或其碎片堵 塞旋轉(zhuǎn)過濾器的過濾網(wǎng)。培養(yǎng)罐102與進(jìn)料儲罐103通過進(jìn)料管105相連；培 養(yǎng)罐102與收集儲罐104通過收集管107相連。進(jìn)料管105 —端開口從進(jìn)料儲 罐103頂部伸入進(jìn)料儲罐103底部，另一端開口位于培養(yǎng)罐102頂部，并且進(jìn) 料管105上裝有進(jìn)料泵106，可以將新鮮培養(yǎng)基泵入培養(yǎng)罐102。收集管107 一端開口經(jīng)培養(yǎng)罐102頂蓋從旋轉(zhuǎn)過濾器101頂部伸入旋轉(zhuǎn)過濾器101底部， 另一端開口位于收集儲罐104頂部，并且收集管107上裝有收集泵108，可以 將過濾掉被培養(yǎng)物或其碎片后的培養(yǎng)基泵入收集儲罐104。收集管中的培養(yǎng)基 可以用于(a)檢測被培養(yǎng)物代謝產(chǎn)物含量以監(jiān)測被培養(yǎng)物生長情況；(b)分 離由被培養(yǎng)物新陳代謝產(chǎn)生的有用產(chǎn)物(比如青霉素、抗體等)；(c)通過凈化處理等處理步驟回收其中營養(yǎng)成分重新利用等。
現(xiàn)有用于生物反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)過濾器缺點(diǎn)包括旋轉(zhuǎn)過濾器上端開口，限制
培養(yǎng)罐內(nèi)培養(yǎng)液的液面高度。
如圖l所示，現(xiàn)有技術(shù)的生物反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)過濾器，下端封閉，上端開口， 以保證收集管可以插入到過濾器底部并不必隨旋轉(zhuǎn)過濾器的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。因此 培養(yǎng)耀中培養(yǎng)液的液面不能超過旋轉(zhuǎn)過濾器上端的開口 ，否則培養(yǎng)罐中帶有被
培養(yǎng)物或其碎片的培養(yǎng)液將混入旋轉(zhuǎn)過濾器內(nèi)，達(dá)不到獲得濾液的目的。因此 裝置，比如液位電極等，大大增加了生物反應(yīng)器的成本。
如圖l所示，使用現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)過濾器的生物反應(yīng)器的缺點(diǎn)包括
(1) 旋轉(zhuǎn)過濾器安裝拆卸操作復(fù)雜。
生物反應(yīng)器常常用于大規(guī)模的生物體或其離體器官、組織和細(xì)胞的液體培 養(yǎng)。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需要，生物反應(yīng)器的規(guī)模可以從幾升到幾千升，甚至達(dá)到 上萬噸，數(shù)百萬噸(比如抗生素生產(chǎn)所需發(fā)酵罐)。由于生物反應(yīng)器運(yùn)行一定 時(shí)間后，被培養(yǎng)物或其碎片可能會堵塞旋轉(zhuǎn)過濾器的過濾網(wǎng)，必須拆卸旋轉(zhuǎn)過 濾器清洗其過濾網(wǎng) 現(xiàn)有的生物反應(yīng)器在首次安裝時(shí)，必須先安裝旋轉(zhuǎn)過濾器， 再安裝培養(yǎng)罐頂蓋；在拆卸旋轉(zhuǎn)過濾器時(shí)，必須首先打開頂蓋。但是如果在被 培養(yǎng)物生長周期過程中，生物反應(yīng)器的頂蓋一旦打開，其中的被培養(yǎng)物與外界 接觸，會導(dǎo)致污染事故的發(fā)生。
(2) 無法在線清洗
生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)在于可以連續(xù)大規(guī)模培養(yǎng)生物體及其離體器官、組織和 細(xì)胞，但每種被培養(yǎng)物都有其一定的生長周期。如果在被培養(yǎng)物生長周期內(nèi)發(fā) 生旋轉(zhuǎn)過濾器的堵塞，現(xiàn)有的生物反應(yīng)器無法實(shí)現(xiàn)不終止生物反應(yīng)器內(nèi)的培養(yǎng) 而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)過濾器的清洗。此外，即使是一個(gè)生長周期結(jié)束，可以終止培養(yǎng)， 也必須將按照上述復(fù)雜操作將旋轉(zhuǎn)過濾器拆卸下來，進(jìn)行超聲清洗。
(3) 攪拌軸負(fù)荷大，增加密封難度，且其馬達(dá)占用培養(yǎng)罐上方空間
由于現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)過濾器是由培養(yǎng)罐實(shí)心攪拌軸帶動的，因而攪拌軸不 僅要帶動攪拌葉轉(zhuǎn)動，而且還要負(fù)荷旋轉(zhuǎn)過濾器的轉(zhuǎn)動，因而需要大功率的馬 達(dá)提供動力。而馬達(dá)的功率越大，其占用的體積也越大，因而現(xiàn)有技術(shù)生物反應(yīng)器攪拌軸的馬達(dá)會占用生物反應(yīng)器培養(yǎng)罐上方的有限空間，使對生物反應(yīng)器 配套設(shè)施的要求提高，比如對設(shè)備所在廠房的高度的要求增加，維修保養(yǎng)難度 增力口。
此外，由于攪拌軸的負(fù)荷增大，攪拌軸與培養(yǎng)罐頂蓋的機(jī)械密封難度也必 然增加，容易造成生物反應(yīng)器密封不完全，導(dǎo)致污染事故的發(fā)生。
反應(yīng)器還存在以上缺點(diǎn)，亟需 一種能夠克服上述缺點(diǎn)的用于生物反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn) 過濾器和包括該旋轉(zhuǎn)過濾器的生物反應(yīng)器。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服目前安裝在培養(yǎng)罐內(nèi)部的用于 生物反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)過濾器必須精確控制培養(yǎng)罐內(nèi)培養(yǎng)基液面，安裝拆卸操作復(fù) 雜，無法在線清洗，由培養(yǎng)罐攪拌軸帶動引起培養(yǎng)罐密封難度大、馬達(dá)占用空
間大的缺點(diǎn)；提供一種安裝在培養(yǎng)罐外部的用于生物反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)過濾器，安 裝更換方便，可以在線清洗、無需控制培養(yǎng)罐內(nèi)培養(yǎng)基的液面、不限制培養(yǎng)罐 的攪拌方式。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是提供一種用于 生物反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)過濾器1，其中該旋轉(zhuǎn)過濾器1包括殼體13、空心旋轉(zhuǎn)軸 14、收集腔室16和馬達(dá)18,其中，馬達(dá)18帶動空心旋轉(zhuǎn)軸14和殼體13轉(zhuǎn) 動；空心旋轉(zhuǎn)軸14的一端與殼體13圍成的腔室相通，空心旋轉(zhuǎn)軸14和殼體 13 —體成形或密封連接；空心旋轉(zhuǎn)軸14的另一端與收集腔室16相通；所述 殼體13設(shè)有過濾網(wǎng)或由過濾網(wǎng)制成。
本實(shí)用新型還提供了一種使用本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)過濾器的生物反應(yīng)器，其 中該生物反應(yīng)器包括培養(yǎng)罐2、套筒12和旋轉(zhuǎn)過濾器1，其中培養(yǎng)罐2和套 筒12相通，套筒12位于培養(yǎng)罐2外部；旋轉(zhuǎn)過濾器l位于套筒內(nèi)；該旋轉(zhuǎn)過 濾器1包括殼體13、空心旋轉(zhuǎn)軸14、收集腔室16和馬達(dá)18,其中，馬達(dá)18 帶動空心旋轉(zhuǎn)軸14和殼體13轉(zhuǎn)動；空心旋轉(zhuǎn)軸14的一端與殼體13圍成的腔 室相通，空心旋轉(zhuǎn)軸14和殼體13—體成形或密封連接；空心旋轉(zhuǎn)軸14的另 一端與收集腔室16相通；所述殼體13設(shè)有過濾網(wǎng)或由過濾網(wǎng)制成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型所具有的有益效果是由于本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)過濾器的殼體13設(shè)有過濾網(wǎng)或由過濾網(wǎng)制成，與培養(yǎng)罐之間不存在如現(xiàn)有技 術(shù)的直接開口，因此培養(yǎng)罐內(nèi)培養(yǎng)液不會未經(jīng)過濾便直接流入而污染濾液，因 而無需限制培養(yǎng)罐內(nèi)培養(yǎng)液的液面高度。由此無需安裝精確控制也培養(yǎng)罐內(nèi)培 養(yǎng)液頁面的部件，從而大大降低了成本。
本實(shí)用新型的生物反應(yīng)器，由于套筒12位于培養(yǎng)罐2外部且旋轉(zhuǎn)過濾器 l位于套筒內(nèi)，因此可以實(shí)現(xiàn)在線清洗。即無需停止培養(yǎng)罐內(nèi)對被培養(yǎng)物的培 養(yǎng)過程，就可以對在被培養(yǎng)物生長周期內(nèi)發(fā)生堵塞的旋轉(zhuǎn)過濾器進(jìn)行隨時(shí)的拆 卸、更換和超聲清洗。在可以終止培養(yǎng)的情況下，更能夠?qū)Πl(fā)生堵塞的旋轉(zhuǎn)過 濾器很容易地進(jìn)行拆卸、更換和超聲清洗。由于無需使用培養(yǎng)罐內(nèi)的實(shí)心旋轉(zhuǎn) 軸帶動本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)過濾器，因此大大減小了培養(yǎng)罐攪拌軸的負(fù)荷，減小 了機(jī)械密封的難度，且其馬達(dá)占用培養(yǎng)罐上方空間大幅減小。并且本領(lǐng)域技術(shù) 人員還可以根據(jù)需要，釆用其他的攪拌方式，比如只在培養(yǎng)罐底部設(shè)置可旋轉(zhuǎn) 的攪拌葉，因此本實(shí)用新型的生物反應(yīng)器維修保養(yǎng)更方便。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)置式旋轉(zhuǎn)過濾器以及包括該旋轉(zhuǎn)過濾器的生物反應(yīng)器 結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1外置式旋轉(zhuǎn)過濾器以及包括該旋轉(zhuǎn)過濾器的生 物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2外置式旋轉(zhuǎn)過濾器以及包括該旋轉(zhuǎn)過濾器的生 物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
101旋轉(zhuǎn)過濾器 102培養(yǎng)罐 103進(jìn)料儲罐104收集儲罐


圖1中:
105進(jìn)料管 109實(shí)心攪拌軸 圖2和圖3中 1旋轉(zhuǎn)過濾器 4收集儲罐 7收集管 10出料泵
106進(jìn)料泵 110攪拌葉
2培養(yǎng)罐 5進(jìn)料管 8收集泵 11回料管
107收集管
6進(jìn)料泵 9出料管 12套筒
3進(jìn)料儲罐
108收集泵13旋轉(zhuǎn)過濾器殼體14空心旋轉(zhuǎn)軸 15空心旋轉(zhuǎn)軸腔室
16收集腔室 17機(jī)械密封 18馬達(dá)
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的用于生物反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)過濾器1,其中，該旋轉(zhuǎn)過濾器l包 括殼體13、空心旋轉(zhuǎn)軸14、收集腔室16和馬達(dá)18，其中，馬達(dá)18帶動空心 旋轉(zhuǎn)軸14和殼體13轉(zhuǎn)動；空心旋轉(zhuǎn)軸14的一端與殼體13圍成的腔室相通， 空心旋轉(zhuǎn)軸14和殼體13 —體成形或密封連接；空心旋轉(zhuǎn)軸14的另一端與收 集腔室16相通；所述殼體13設(shè)有過濾網(wǎng)或由過濾網(wǎng)制成。
其中，馬達(dá)18可以是本領(lǐng)域常用的各種能夠使旋轉(zhuǎn)過濾器轉(zhuǎn)動的馬達(dá)， 比如液態(tài)軸承馬達(dá)、直流伺服馬達(dá)、變頻馬達(dá)、步進(jìn)馬達(dá)、齒輪馬達(dá)和線性馬 達(dá)等。馬達(dá)帶動的旋轉(zhuǎn)部件(比如空心旋轉(zhuǎn)軸14)與固定部件的接口 (比如 收集腔室16和套筒12)采用機(jī)械密封17 (在圖2及圖3中用圓圈劃定)，以 防止由于空心旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動使收集腔室16中的濾液與外界空氣接觸，或者防 止由于空心旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動使套筒12內(nèi)未過濾的培養(yǎng)液和收集腔室16中的濾液 混合。
所述機(jī)械密封(mechanical seal)是指由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面 在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)的作用下以及輔助密封的配合下保持貼 合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。比如金屬波紋管密封即彈力加載 機(jī)構(gòu)與輔助密封是金屬性紋管的機(jī)械密封。機(jī)械密封的組成一般包括a.主要 部件動環(huán)和靜環(huán)。b.輔助密封件密封圈(有O形、X形、U型、楔形、矩 形柔性石墨、PTFE包覆橡膠O圈等)。c.彈力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈簧、推環(huán)。d.傳動 件彈箕座及鍵或各種螺釘。
所述空心旋轉(zhuǎn)軸14和旋轉(zhuǎn)過濾器殼體13可以為一體成形，有利于二者同 步轉(zhuǎn)動。所述空心旋轉(zhuǎn)軸14和旋轉(zhuǎn)過濾器殼體13也可以為密封連接的兩個(gè)部 件，有利于拆卸分別清洗。尤其是殼體13發(fā)生堵塞的幾率和對換液過程和取 樣過程的影響通常大于空心旋轉(zhuǎn)軸14,需要單獨(dú)清洗旋轉(zhuǎn)過濾器殼體13。因 此優(yōu)選所述空心旋轉(zhuǎn)軸14和旋轉(zhuǎn)過濾器殼體13的密封連接為過盈配合，可以 防止套筒12內(nèi)未經(jīng)過濾的培養(yǎng)液通過空心旋轉(zhuǎn)軸14和旋轉(zhuǎn)過濾器殼體13的 接口污染濾液。優(yōu)選所述殼體13頂部和底部為不銹鋼片密封，中間部分設(shè)有過濾網(wǎng)。
所述殼體13的過濾網(wǎng)可以是生物培養(yǎng)中可以使用的各種過濾網(wǎng)，比如不 銹鋼過濾網(wǎng)、肽合金過濾網(wǎng)、尼龍過濾網(wǎng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)被培養(yǎng)物 及其碎片的直徑選擇過濾網(wǎng)的層數(shù)，比如1-6層。并且本實(shí)用新型對過濾網(wǎng) 的網(wǎng)孔直徑?jīng)]有特別的要求，只要所述殼體13的過濾網(wǎng)網(wǎng)孔直徑小于生物反 應(yīng)器中被培養(yǎng)物或其碎片的直徑即可。根據(jù)被培養(yǎng)物的大小，本領(lǐng)域技術(shù)人員
能夠?qū)W(wǎng)孔進(jìn)行選擇，比如優(yōu)選過濾網(wǎng)網(wǎng)孔的直徑為5 - 150um。
所述被培養(yǎng)物選自由生物體、生物體的離體器官、生物體的離體組織和生 物體的細(xì)胞所組成的組中。所述生物體可以為本領(lǐng)域能夠?qū)嵱靡后w培養(yǎng)的孩i生 物，比如病毒、類病毒、軟病毒、纟田菌、放線菌、衣原體、支原體、立克次氏 體、藍(lán)細(xì)菌、真菌(如酵母)、顯微藻類、原生動物等。所述生物體的離體器 官可以為植物的根尖、莖尖、子葉、葉原基、花原基等。所述生物體的離體組 織可以為植物的愈傷組織等。所述生物體的立體細(xì)胞可以為各種生物體的細(xì)胞 比如動物細(xì)胞。所述被培養(yǎng)物還可以附著在一定的載體上，比如動物細(xì)胞附著 在微載體上在液體中得到培養(yǎng)。所述動物細(xì)胞可以為BHK21細(xì)胞、CHO細(xì)胞、 NSO細(xì)胞、Vero細(xì)胞、293細(xì)胞、Mac 145細(xì)胞、MA104細(xì)胞、PK纟田月包、ST 細(xì)胞、MDCK細(xì)胞等傳代細(xì)胞以及MRC5、 2BS等二倍體細(xì)胞；牛睪丸、地 鼠腎等原代細(xì)胞。所述生物體、生物體的離體器官、生物體的離體組織和生物 體的細(xì)胞的大小為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知。
優(yōu)選地，可以所述空心旋轉(zhuǎn)軸14的一端插入殼體13圍成的腔室，空心旋 轉(zhuǎn)軸13開口的內(nèi)徑小于旋轉(zhuǎn)過濾去殼體14的內(nèi)徑，更有利于濾液的收集。所 述空心旋轉(zhuǎn)軸14的另一端與收集腔室16相通方式為空心旋轉(zhuǎn)軸14部分位于 收集腔室16內(nèi)，并且空心旋轉(zhuǎn)軸14位于收集腔室16內(nèi)的部分上設(shè)置孔(如 圖2和圖3中所示，空心旋軸軸在側(cè)壁上有開口 )或過濾網(wǎng)。優(yōu)選設(shè)置過濾網(wǎng)， 可以對濾液進(jìn)行二次過濾。所述空心旋轉(zhuǎn)軸14的過濾網(wǎng)滿足上述殼體13過濾 網(wǎng)的要求，優(yōu)選所述空心旋轉(zhuǎn)軸14的過濾網(wǎng)比上述殼體13過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑 更小。
優(yōu)選所述收集腔室16通過收集管7與收集儲罐4相通，且收集管7上設(shè) 有將過濾后的培養(yǎng)液由收集腔室16泵入收集儲罐4的收集泵8,以通過產(chǎn)生負(fù)壓更有利于濾液從殼體13圍成的腔室經(jīng)空心旋轉(zhuǎn)軸腔室15流向收集腔室 16及收集儲罐4。
本實(shí)用新型的生物反應(yīng)器為使用本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)過濾器的生物反應(yīng)器，其 中，該生物反應(yīng)器包括培養(yǎng)罐2、套筒12和旋轉(zhuǎn)過濾器1，其中培養(yǎng)罐2和套 筒12相通，套筒12位于培養(yǎng)罐2外部；旋轉(zhuǎn)過濾器l位于套筒內(nèi)；該旋轉(zhuǎn)過 濾器1包括殼體13、空心旋轉(zhuǎn)軸14、收集腔室16和馬達(dá)18,其中，馬達(dá)18 帶動空心旋轉(zhuǎn)軸14和殼體13轉(zhuǎn)動；空心旋轉(zhuǎn)軸14的一端與殼體13圍成的腔 室相通，空心旋轉(zhuǎn)軸14和殼體13 —體成形或密封連接；空心旋轉(zhuǎn)軸14的另 一端與收集腔室16相通；所述殼體13設(shè)有過濾網(wǎng)或由過濾網(wǎng)制成。
生物反應(yīng)器、氣升式生物生物反應(yīng)器或wave生物反應(yīng)器，其中，使用本實(shí)用 新型的旋轉(zhuǎn)過濾器。
本實(shí)用新型的生物反應(yīng)器中，培養(yǎng)罐2和套筒12相通，套筒12位于培養(yǎng) 罐2外部；旋轉(zhuǎn)過濾器l位于套筒內(nèi)。這樣的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)在線清洗。即無需 停止培養(yǎng)罐內(nèi)對被培養(yǎng)物的培養(yǎng)過程，就可以對在被培養(yǎng)物生長周期內(nèi)發(fā)生堵 塞的旋轉(zhuǎn)過濾器進(jìn)行隨時(shí)的拆卸、更換和超聲清洗。在可以終止培養(yǎng)的情況下， 更能夠?qū)Πl(fā)生堵塞的旋轉(zhuǎn)過濾器很容易地進(jìn)行拆卸、更換和超聲清洗。由于無 需使用培養(yǎng)罐內(nèi)的實(shí)心旋轉(zhuǎn)軸帶動本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)過濾器，因此大大減小了 培養(yǎng)罐攪拌軸的負(fù)荷，減小了機(jī)械密封的難度，且其馬達(dá)占用培養(yǎng)罐上方空間 大幅減小。并且本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)需要，采用其他的攪拌方式，比如 只在培養(yǎng)罐底部設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的攪拌葉，因此本實(shí)用新型的生物反應(yīng)器維修保養(yǎng) 更方便。
其中，所述空心旋轉(zhuǎn)軸14和殼體13的密封連接為過盈配合。所述殼體 13的過濾網(wǎng)網(wǎng)孔直徑小于生物反應(yīng)器中被培養(yǎng)物或其碎片的直徑。所述被培 養(yǎng)物選自由生物體、生物體的離體器官、生物體的離體組織和生物體的細(xì)胞所 組成的組中。所述殼體(13)的過濾網(wǎng)網(wǎng)孔直徑為5-150um。所述空心旋轉(zhuǎn) 軸14的一端插入殼體13圍成的腔室。所述空心旋轉(zhuǎn)軸14的另一端與收集腔 室16相通方式為空心》走轉(zhuǎn)軸14部分位于收集腔室16內(nèi)，并且空心旋轉(zhuǎn)軸14 位于收集腔室16內(nèi)的部分上設(shè)置孔或過濾網(wǎng)。所述收集腔室16通過收集管7與收集儲罐4相通，且收集管7上設(shè)有將培養(yǎng)液由收集腔室16泵入收集儲罐 4的收集泵8。此外，在旋轉(zhuǎn)過濾器堵塞的情況下，還可以通過反向使用收集 泵8加壓，將液體(如濾液或者新鮮培養(yǎng)基或者洗液)由收集儲罐4泵入收集 腔室16;液體經(jīng)收集腔室16、空心旋轉(zhuǎn)軸腔室15涌入旋轉(zhuǎn)過濾器1,反向通 過旋轉(zhuǎn)過濾器的殼體13上的過濾網(wǎng)，起到消除堵塞的作用。
優(yōu)選所述培養(yǎng)罐2和套筒12通過出料管9和回料管ll相通；其中出料管 9一端開口從培養(yǎng)罐2頂部伸入培養(yǎng)罐2底部，另一端開口位于套筒12底部， 且出料管9上設(shè)有將培養(yǎng)液由培養(yǎng)罐2泵入套筒12的出料泵10。所述回料管 11上設(shè)有將培養(yǎng)液由套筒12泵入培養(yǎng)罐2的回料泵。這樣的結(jié)構(gòu)可以保證培 養(yǎng)罐2和套筒12之間液體的順利流動。
此外，如圖3所示本實(shí)用新型的生物反應(yīng)器還可以包括進(jìn)料儲罐3。培養(yǎng) 罐2與進(jìn)料儲罐3通過進(jìn)料管5相連。進(jìn)料管5 —端開口從進(jìn)料儲罐3頂部伸 入進(jìn)料儲罐3底部，另 一端開口位于培養(yǎng)罐2頂部，并且進(jìn)料管5上裝有進(jìn)料 泵6,可以將新鮮培養(yǎng)基泵入培養(yǎng)罐2。
下面結(jié)合圖2和圖3,具體說明本實(shí)用新型用于生物反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)過濾器 及包括該旋轉(zhuǎn)過濾器的生物反應(yīng)器的工作過程。
實(shí)施例1
本實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)過濾器及包括該旋轉(zhuǎn)過濾器的生物 反應(yīng)器用于進(jìn)行隨時(shí)取樣以監(jiān)測被培養(yǎng)物的生長情況的工作過程。
如圖2所示，培養(yǎng)罐2中包括被培養(yǎng)物的培養(yǎng)液，經(jīng)出料管9在出料泵 IO的作用下，進(jìn)入套筒12。馬達(dá)18帶動空心旋轉(zhuǎn)軸14及旋轉(zhuǎn)過濾器的殼體 13轉(zhuǎn)動。套筒12內(nèi)過濾器1外的培養(yǎng)基經(jīng)旋轉(zhuǎn)過濾器殼體13上的過濾網(wǎng)形 成濾液進(jìn)入殼體圍成的腔室，而被培養(yǎng)物及其碎片留在旋轉(zhuǎn)過濾器殼體13夕卜， 并由于旋轉(zhuǎn)過濾器殼體13的轉(zhuǎn)動，被培養(yǎng)物很容易分散在套筒12內(nèi)過濾器1 外的腔室中。該套筒12內(nèi)過濾器1外的培養(yǎng)液可以經(jīng)回料管11回到培養(yǎng)罐2。
殼體13圍成的腔室中的濾液，經(jīng)由空心旋轉(zhuǎn)軸腔室15，通過空心旋轉(zhuǎn)軸 14位于收集腔室16內(nèi)的部分上設(shè)置的孔，進(jìn)入收集腔室16。所述收集腔室 16通過收集管7與收集儲罐4相通，且收集管7上設(shè)有將過濾液由收集腔室 16泵入收集儲罐4的收集泵8。通過收集泵8產(chǎn)生的負(fù)壓，使濾液從收集腔室16流入收集儲罐4。
收集儲罐4中收集的濾液，可以用于檢測反應(yīng)被培養(yǎng)物培養(yǎng)情況的各種指 標(biāo)，也可以用于分離提純有用的代謝產(chǎn)物。
實(shí)施例2
本實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)過濾器及包括該旋轉(zhuǎn)過濾器的生物 反應(yīng)器用于進(jìn)行隨時(shí)取樣和/或更換培養(yǎng)基的工作過程。
如圖3所示，培養(yǎng)罐2與進(jìn)料儲罐3通過進(jìn)料管5相連。進(jìn)料儲罐3中的 新鮮培養(yǎng)基，在進(jìn)料泵6的作用下，經(jīng)進(jìn)料管5進(jìn)入培養(yǎng)罐2。
培養(yǎng)罐2中包括被培養(yǎng)物的培養(yǎng)液，經(jīng)出料管9在出料泵10的作用下， 進(jìn)入套筒12。馬達(dá)18帶動空心旋轉(zhuǎn)軸14及旋轉(zhuǎn)過濾器的殼體13轉(zhuǎn)動。套筒 12內(nèi)過濾器1外的培養(yǎng)基經(jīng)旋轉(zhuǎn)過濾器殼體13上的過濾網(wǎng)形成濾液進(jìn)入殼體 圍成的腔室，而被培養(yǎng)物及其碎片留在旋轉(zhuǎn)過濾器殼體13外，并由于旋轉(zhuǎn)過 濾器殼體13的轉(zhuǎn)動，被培養(yǎng)物很容易分散在套筒12內(nèi)過濾器1外的腔室中。 該套筒12內(nèi)過濾器1外的培養(yǎng)液可以經(jīng)回料管11回到培養(yǎng)罐2。
殼體13圍成的腔室中的濾液，經(jīng)由空心旋轉(zhuǎn)軸腔室15,通過空心旋轉(zhuǎn)軸 14位于收集腔室16內(nèi)的部分上設(shè)置的孔，進(jìn)入收集腔室16。所述收集腔室 16通過收集管7與收集儲罐4相通，且收集管7上設(shè)有將過濾液由收集腔室 16泵入收集儲罐4的收集泵8。通過收集泵8產(chǎn)生的負(fù)壓，使濾液從收集腔室 16流入收集儲罐4。
進(jìn)料儲罐3中新鮮培養(yǎng)基不斷流入培養(yǎng)罐2，陳舊培養(yǎng)基經(jīng)出料管9、套 筒12圍成的腔室、旋轉(zhuǎn)過濾器殼體13圍成的腔室形成濾液，濾液再經(jīng)空心旋 轉(zhuǎn)軸腔室15、收集腔室16、收集管7到達(dá)收集儲罐4。隨著收集儲罐4中收 集的濾液不斷增加，可以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)罐2內(nèi)培養(yǎng)基的連續(xù)更換。所得濾液可以用 于檢測反應(yīng)被培養(yǎng)物培養(yǎng)情況的各種指標(biāo)，也可以用于分離提純有利用價(jià)值的 的代謝產(chǎn)物。
實(shí)施例3
BHK21細(xì)胞的實(shí)例。
被培養(yǎng)物BHK21C13細(xì)胞培養(yǎng)罐100L ( CLavorus THR 100L系列動物細(xì)胞反應(yīng)器) 細(xì)胞培養(yǎng)基BHSM培養(yǎng)基(北京清大天一生物技術(shù)有限公司) 細(xì)胞培養(yǎng)過程
如圖3所示，生物反應(yīng)器中培養(yǎng)罐的細(xì)胞接種密度為1 x 1()S細(xì)胞/ml,控 制培養(yǎng)罐2的溫度為36-37°C、 pH為6.8-7.3、溶氧為30-60%,進(jìn)行BHK21 細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)，細(xì)胞生長至約1.5-3 x 106細(xì)胞/1111時(shí)，開始通過本實(shí)用新型 的旋轉(zhuǎn)過濾器1更換培養(yǎng)液，旋轉(zhuǎn)過濾器1的轉(zhuǎn)速為60 - 180rpm，進(jìn)料儲罐 3的進(jìn)料速率和收集儲罐4的收集速率即均為0.3-2個(gè)培養(yǎng)罐體積/天。
結(jié)果
100L動物細(xì)胞反應(yīng)器中的BHK21細(xì)胞連續(xù)培養(yǎng)的生長密度均可達(dá)到 10、ells/ml以上，連續(xù)運(yùn)行10天，本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)過濾器未發(fā)生堵塞。 實(shí)施例4
本實(shí)施例提供本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)過濾器用于1OOL生物反應(yīng)器中微載體懸 浮培養(yǎng)Vero細(xì)胞的實(shí)例。 4皮i咅養(yǎng)物Vero細(xì)月包
培養(yǎng)罐100L ( CLavorus THR 100L系列動物細(xì)胞反應(yīng)器) 細(xì)胞培養(yǎng)基VHM培養(yǎng)基(北京清大天一生物技術(shù)有限公司) 細(xì)胞培養(yǎng)過程
如圖3所示，生物反應(yīng)器中培養(yǎng)罐的微載體濃度為5g/L， Vero細(xì)胞接種 密度為2 - 5 x 105細(xì)胞/ml，控制培養(yǎng)罐2的溫度為36-37°C 、 pH為6.8-7.3、 溶氧為30-60%,進(jìn)行Vero細(xì)胞的微載體懸浮培養(yǎng)，細(xì)胞生長2天后，開始通 過本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)過濾器1更換培養(yǎng)液，旋轉(zhuǎn)過濾器1的轉(zhuǎn)速為60-180rpm，進(jìn)料儲罐3的進(jìn)料速率和收集儲罐4的收集速率即均為0.3-2個(gè)培養(yǎng) 罐體積/天。
結(jié)果
100L動物細(xì)胞反應(yīng)器中的Vero細(xì)胞連續(xù)培養(yǎng)的生長密度均可達(dá)到5 x 106 水平，連續(xù)運(yùn)行20天，本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)過濾器未發(fā)生堵塞。
物體及其離體部分污染幾率小，可以隨時(shí)在線取樣、在線安裝拆卸旋轉(zhuǎn)過濾器以清理堵塞或清洗旋轉(zhuǎn)過濾器，成本低、旋轉(zhuǎn)過濾器及包括該旋轉(zhuǎn)過濾器的生 物反應(yīng)器的維修保養(yǎng)更方便。
權(quán)利要求1、一種用于生物反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)過濾器(1)，其特征在于該旋轉(zhuǎn)過濾器(1)包括殼體(13)、空心旋轉(zhuǎn)軸(14)、收集腔室(16)和馬達(dá)(18)，其中，馬達(dá)(18)帶動空心旋轉(zhuǎn)軸(14)和殼體(13)轉(zhuǎn)動；空心旋轉(zhuǎn)軸(14)的一端與殼體(13)圍成的腔室相通，空心旋轉(zhuǎn)軸(14)和殼體(13)一體成形或密封連接；空心旋轉(zhuǎn)軸(14)的另一端與收集腔室(16)相通；所述殼體(13)設(shè)有過濾網(wǎng)或由過濾網(wǎng)制成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)過濾器，其特征在于所述空心旋轉(zhuǎn)軸(14) 和殼體(13)的密封連接為過盈配合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)過濾器，其特征在于所述殼體(13)的 過濾網(wǎng)網(wǎng)孔直徑小于生物反應(yīng)器中被培養(yǎng)物或其碎片的直徑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)過濾器，其特征在于所述被培養(yǎng)物選自 由生物體、生物體的離體器官、生物體的離體組織和生物體的細(xì)胞所組成的組 中。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)過濾器，其特征在于，所述被培養(yǎng)物為動 物細(xì)胞。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)過濾器，其特征在于，所述被培養(yǎng)物選自 由BHK21纟田月包、CHO細(xì)胞、NS0纟田胞、Vero纟田月包、293纟田月包、Macl45細(xì)胞、 MA104纟田胞、PK細(xì)胞、ST細(xì)胞、MDCK纟田月包、MRC5細(xì)胞、2BS細(xì)胞、牛 睪丸細(xì)胞、地鼠腎原代細(xì)胞所組成的組中。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)過濾器，其特征在于所述殼體(13)的 過濾網(wǎng)網(wǎng)孔直徑為5 - 150um。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)過濾器，其特征在于所述空心旋轉(zhuǎn)軸(14 ) 的一端插入殼體(13)圍成的腔室。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)過濾器，其特征在于所述空心旋轉(zhuǎn)軸(14) 的另一端與收集腔室(16)相通方式為空心旋轉(zhuǎn)軸(14)部分位于收集腔室(16) 內(nèi)，并且空心旋轉(zhuǎn)軸(14)位于收集腔室(16)內(nèi)的部分上設(shè)置孔或過濾網(wǎng)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)過濾器，其特征在于所述收集腔室(16)通過收集管(7)與收集儲罐(14)相通，且收集管(7)上設(shè)有將培養(yǎng)液由收集腔室(16)泵入收集儲罐(14)的收集泵(8)。
11、 一種生物反應(yīng)器，其特征在于該生物反應(yīng)器包括培養(yǎng)罐(2)、套筒 (12)和旋轉(zhuǎn)過濾器(1),其中培養(yǎng)罐(2)和套筒(12)相通，套筒(12)位于培養(yǎng)罐(2)外部；旋轉(zhuǎn)過濾器(1)位于套筒內(nèi)；該旋轉(zhuǎn)過濾器(1)包 括殼體(13)、空心旋轉(zhuǎn)軸(14)、收集腔室(16)和馬達(dá)(18),其中，馬達(dá) (18)帶動空心旋轉(zhuǎn)軸(14)和殼體(13)轉(zhuǎn)動；空心旋轉(zhuǎn)軸(l4)的一端與 殼體(13)圍成的腔室相通，空心旋轉(zhuǎn)軸(14)和殼體(13) —體成形或密封 連接；空心旋轉(zhuǎn)軸(14)的另一端與收集腔室(16)相通；所述殼體(13 )設(shè) 有過濾網(wǎng)或由過濾網(wǎng)制成。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述空心旋轉(zhuǎn)軸 (14)和殼體(13 )的密封連接為過盈配合。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述殼體(13) 的過濾網(wǎng)網(wǎng)孔直徑小于生物反應(yīng)器中被培養(yǎng)物或其碎片的直徑。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述被培養(yǎng)物選 自由生物體、生物體的離體器官、生物體的離體組織和生物體的細(xì)胞所組成的 組中。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述被培養(yǎng)物為 動物細(xì)胞。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述被培養(yǎng)物選 自由BHK21細(xì)月包、CHO細(xì)胞、NS0纟田月包、Vero細(xì)月包、293纟田月包、Macl45細(xì) 胞、MA104細(xì)胞、PK細(xì)胞、ST細(xì)胞、MDCK細(xì)胞、MRC5纟田月包、2BS纟田月包、 牛睪丸細(xì)胞、地鼠腎原代細(xì)胞所組成的組中。
17、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述殼體(13) 的過濾網(wǎng)網(wǎng)孔直徑為5 - 150um。
18、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述空心旋轉(zhuǎn)軸 (14)的一端插入殼體(13)圍成的腔室。
19、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述空心旋轉(zhuǎn)軸 (14)的另一端與收集腔室(16)相通方式為空心旋轉(zhuǎn)軸(14)部分位于收集腔室(16)內(nèi)，并且空心旋轉(zhuǎn)軸(14)位于收集腔室(16)內(nèi)的部分上設(shè)置孔 或過濾網(wǎng)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述收集腔室(16) 通過收集管(7)與收集儲罐(14)相通，且收集管(7)上設(shè)有將培養(yǎng)液由收 集腔室(16)泵入收集儲罐(14)的收集泵(8)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述培養(yǎng)罐(2) 和套筒(12)通過出料管(9)和回料管(11)相通；其中出料管(9) 一端開 口從培養(yǎng)罐(2)頂部伸入培養(yǎng)罐(2 )底部，另 一端開口位于套筒(12 )底部， 且出料管(9)上設(shè)有將培養(yǎng)液由培養(yǎng)罐(2)泵入套筒(12)的出料泵(10)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述回料管(11) 上設(shè)有將培養(yǎng)液由套筒(12)泵入培養(yǎng)罐(2)的回料泵。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于生物反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)過濾器(1)，其特征在于該旋轉(zhuǎn)過濾器(1)包括殼體(13)、空心旋轉(zhuǎn)軸(14)、收集腔室(16)和馬達(dá)(18)，其中，馬達(dá)(18)帶動空心旋轉(zhuǎn)軸(14)和殼體(13)轉(zhuǎn)動；空心旋轉(zhuǎn)軸(14)的一端與殼體(13)圍成的腔室相通，空心旋轉(zhuǎn)軸(14)和殼體(13)一體成形或密封連接；空心旋轉(zhuǎn)軸(14)的另一端與收集腔室(16)相通；所述殼體(13)設(shè)有過濾網(wǎng)或由過濾網(wǎng)制成。本實(shí)用新型的安裝在培養(yǎng)罐外部的用于生物反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)過濾器，安裝更換方便，可以在線清洗、無需控制培養(yǎng)罐內(nèi)培養(yǎng)基的液面、不限制培養(yǎng)罐的攪拌方式。
文檔編號C12M3/00GK201296758SQ2008201224
公開日2009年8月26日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者劉俊生, 王建超, 陳文慶 申請人:北京天和瑞生物科技有限公司