一种用于细胞培养的模块化生物反应器的制作方法

1.本发明涉及生物反应器技术领域，具体为一种用于细胞培养的模块化生物反应器。


背景技术：

2.动物细胞被大规模的培养用于生产各种治疗性蛋白、疫苗和抗体。出于成本的考虑，细胞培养工艺的开发通常在小体积的反应器内进行。而为了获得足够数量的产品，最终工艺需要应用到大体积的反应器中。
3.当反应器规模变化后，因其外观尺寸发生改变，许多物理参数(如体积和表面积)也会发生改变。物理参数的变化会影响化学环境并对细胞行为产生影响。随着设备培养规模的改变，难以在不同规模的反应器之间保持所有的参数恒定。传统的基于几何相似性的生物反应器放大时，保持反应器几何长度的比例不变，放大时将所有的几何长度按照比例缩放。这种放大方式中反应器的表面积将随着长度的二次方增加，而体积将增加到三次方。因此，每单位培养体积的表面积将减少。在微生物培养中，比表面积的降低阻碍了代谢和机械搅拌产生热量的排出。在动物细胞培养过程中，代谢产生的热量较少，通常不受到关注，但动物细胞对物理损伤敏感，可能对反应器放大的其它变量敏感。同时，不同种类的宿主细胞的敏感参数不同，目的基因的转入也会影响细胞对敏感参数的范围。这些因素增加了培养规模放大的复杂性。综上所述，反应器规模的放大依旧是规模化培养的难点。鉴于此，我们提出一种用于细胞培养的模块化生物反应器。


技术实现要素：

4.为了弥补以上不足，本发明提供了一种用于细胞培养的模块化生物反应器。
5.本发明的技术方案是：
6.一种用于细胞培养的模块化生物反应器，包括反应器外支架，所述反应器外支架上设置有若干个反应器体，若干个所述反应器体之间相互拼接形成圆筒状的几何体，每个所述反应器体内部均为空心状态，且每个所述反应器体内部空心处均设置有一次性反应袋，还包括：
7.轨道部件，所述轨道部件沿着所述反应器外支架表面设置，并和若干个反应器体连接，通过移动每个反应器体，能够使每个反应器体从所述反应器外支架上脱离；
8.连接部件，所述连接部件设置于每个所述反应器体上，其能够用于相邻两个所述反应器体之间的连接。
9.优选的，所述反应器外支架为两根及以上的竖杆组成。
10.优选的，所述轨道部件包括：
11.两排竖直轨道，两排所述竖直轨道设置于竖杆上，两排所述竖直轨道上均设置有相对应的限位块，且两排所述竖直轨道之间连接有横向轨道，所述横向轨道设置于限位块下方，两排所述竖直轨道上均滑动连接有支架，所述支架另一端连接于反应器体的侧壁上。
12.优选的，每个所述反应器体均由侧板和底板构成，所述侧板底部的两端为平面，中间为斜面，且所述侧板的一侧固定连接有通气管，所述通气管上连接有止压阀止水夹一，且所述通气管为伸缩结构。
13.优选的，所述底板的结构和所述侧板底部相互适配，且所述底板中部为温控板。
14.优选的，所述连接部件由两个连接口一构成，两个所述连接口一分别连接于反应器体上下两端，且两个所述连接口一呈倾斜对称。
15.优选的，所述一次性反应袋的结构和反应器体的结构一致，且所述一次性反应袋上下两端分别固定连接有连接口二，两个所述连接口二也呈倾斜对称，且两个所述连接口二分别和反应器体的两个连接口一相互连通。
16.优选的，所述一次性反应袋的一侧固定连接有取样管，所述取样管可设为管状、多个气泡状或者其他形状，且所述取样管上固定连接有止压阀止水夹二。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.1.本发明通过设置的反应器体均由侧板和底板构成，且侧板和底板之间为可拆卸结构，从而便于通过拆卸将反应器内部清洁干净，且该反应器能够沿着其中心轴做旋转运动，进而便于培养液的混合，并且能够减少了机械搅拌带来的剪切应力的损伤。
19.2.本发明反应器中的底板，其两端为平面，中间为斜面，因而每个反应器内培养的细胞液可以通过斜面流到下个反应器中，而斜面能够对细胞液形成缓冲，从而可减少对细胞的伤害。
20.3.本发明通过设置轨道部件，可实现多个反应器体之间相互拼接，并形成圆筒状的几何体，从而可根据实际培养规模的需求，来增减反应器体的数量，同时在连接部件的配合作用下，使得每个反应器不仅可以作为单独的模块来进行培养基或者其它培养条件的测试，还可在规模放大时，将每个反应器体之间连通，扩大反应器的体积，保证每个单独模块内部微环境一致，不存在传统反应器体积扩大后参数的改变。
附图说明
21.图1为本发明的整体结构示意图；
22.图2为本发明的反应器外支架结构示意图；
23.图3为本发明的反应器体爆炸图；
24.图4为本发明的反应器体结构示意图；
25.图5为本发明的一次性反应袋结构示意图。
26.图中：
27.1、反应器外支架；11、竖直轨道；12、限位块；13、横向轨道；
28.2、反应器体；21、侧板；211、连接口一；212、通气管；22、底板；23、一次性反应袋；231、连接口二；232、取样管。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.请参阅图1-5，本发明通过以下实施例来详述上述技术方案：
32.一种用于细胞培养的模块化生物反应器，包括反应器外支架1，反应器外支架1为两根及以上的竖杆组成，反应器外支架1上设置有若干个反应器体2，若干个所述反应器体2之间相互拼接形成圆筒状的几何体，每个反应器体2均由侧板21和底板22构成，侧板21底部的两端为平面，中间为斜面，且侧板21的一侧固定连接有通气管212，通气管212上连接有止压阀止水夹一，且通气管212为伸缩结构，底板22的结构和侧板21底部相互适配，且底板22中部为温控板，每个反应器体2内部均为空心状态，且每个所述反应器体2内部空心处均设置有一次性反应袋23，一次性反应袋23的结构和反应器体2的结构一致，且一次性反应袋23上下两端分别固定连接有连接口二231，两个连接口二231也呈倾斜对称，且两个连接口二231分别和反应器体2的两个连接口一211相互连通，一次性反应袋23的一侧固定连接有取样管232，取样管232可设为管状、多个气泡状或者其他形状，且取样管232上固定连接有止压阀止水夹二。
33.需要补充说明的是，每个反应器体2的侧板21和底板22之间也为可拆卸连接的。
34.本实施例中，每个反应器体2均有由侧板21和底板22构成，并且侧板21和底板22之间为可拆卸结构，不仅便于一次性反应袋23的安装，时也便于反应器内部的清洁，且底板22和侧板21底部一致，其两端为平面，中间为斜面，因而每个反应器内培养的细胞液可以通过斜面流到下个反应器中，斜面对细胞液形成缓冲，从而可减少对细胞的伤害，底板22为控温板可随时控制每个反应器内的温度，保证其培养的效果；然而当进行培养基时，可将每个一次性反应袋23的两个连接口二231分别和每个反应器体2的两个连接口一211连接，使得每个一次性反应袋23设于每个反应器体2内部空心处，再将每个反应器体2的底板22和侧板21连接，从而完成了单个反应器体2的安装，而培养液则可从反应器体2上方的连接口一211注入到一次性反应袋23内，接着，打开止压阀止水夹二，使一次性反应袋23中的培养液进入到取样管232中，再关闭止压阀止水夹二，最后可通过加热或挤压密封部位，将含有培养液的一段取样部取下，从而有效的防止反应液受到污染。
35.轨道部件，轨道部件沿着反应器外支架1表面设置，并和若干个反应器体2连接，通过移动每个反应器体2，能够使每个反应器体2从反应器外支架1上脱离，轨道部件包括：两排竖直轨道11，两排竖直轨道11设置于竖杆上，两排竖直轨道11上均设置有相对应的限位块12，且两排竖直轨道11之间连接有横向轨道13，横向轨道13设置于限位块12下方，两排竖直轨道11上均滑动连接有支架，支架另一端连接于反应器体2的侧壁上。
36.还需要补充说明的是，每个支架和反应器体2侧壁之间为可拆卸连接的。
37.本实施例中，先将每个反应器体2和其中一个竖直轨道11上的支架连接，再向竖直方向移动该单个反应器体2，使得该单个反应器体2滑动至该竖直轨道11的限位块12处，通过限位块12可将该单个的反应器体2固定在反应器外支架1上，接着，再继续重复上述滑动
反应器体2的动作，使多个反应器体2之间相互拼接结合，形成圆筒状几何体，并固定在反应器外支架1上，进而便于细胞液体之间的流动，，然而需要拆卸上部的反应器体2时，可将上部的反应器体2从其中一个竖直轨道11滑动至横向轨道13上，再从横向轨道13滑动至另外一个竖直轨道11上，并解除支架的连接，进而完成上部的反应器体2的拆卸，使得整个装置根据实际的培养需求，来增减反应器体2的数量，增强了使用便利性。
38.连接部件，连接部件设置于每个反应器体2上，其能够用于相邻两个反应器体2之间的连接，连接部件由两个连接口一211构成，两个连接口一211分别连接于反应器体2上下两端，且两个连接口一211呈倾斜对称。
39.值得补充说明的是，上方反应器体2底部设置的连接口一211和下方反应器体2上方设置的连接口一211之间相互连接，且若干个反应器体2之间可沿着反应器体2中心轴做顺时针或者逆时针旋转。
40.本实施例中，通过在每个反应器体2上设置上下倾斜对称的连接口一211，可用于相邻两个反应器体2之间的连接，当规模较小时，每个反应器体2均可成为单独的模块来进行培养基，而当规模放大时，还可将多个反应器体2上的连接口一211打开，实现多个反应器体2之间的连通，使得反应器整体体积扩大，从而保证培养基的环境一致，不会存在传统反应器体积扩大后参数的改变；而反应器体2可与水平面呈0～90
°
夹角倾斜，并可沿着中心轴做顺时针或者逆时针旋转，进而能够实现培养液的混合与气液交换，减少了机械搅拌带来的剪切应力的损伤。
41.具体使用时，将每个一次性反应袋23的两个连接口二231分别和每个反应器体2的两个连接口一211连接，使得每个一次性反应袋23设于每个反应器体2内部空心处，再将每个反应器体2的底板22和侧板21连接，从而完成了单个反应器体2的安装，再将每个反应器体2和其中一个竖直轨道11上的支架连接，再向竖直方向移动该单个反应器体2，使得该单个反应器体2滑动至该竖直轨道11的限位块12处，通过限位块12可将该单个的反应器体2固定在反应器外支架1上，接着，再继续重复上述滑动反应器体2的动作，使多个反应器体2之间相互拼接结合，形成圆筒状几何体，并固定在反应器外支架1上，进而便于细胞液体之间的流动，培养时，直接将培养的细胞液从最上方反应器体2上的连接口一211注入，最后细胞液会依次流动至每个反应器体2内培养；
42.然而，当规模较小时，可关闭每个反应器体2上的连接口一211，使每个反应器体2成为单独的模块来进行培养基，此时，可将培养液从反应器体2上方的连接口一211注入到一次性反应袋23内，再将反应器体2沿着中心轴做顺时针或者逆时针旋转，使得培养液的混合与气液交换，然后再打开止压阀止水夹二，使一次性反应袋23中的培养液进入到取样管232中，最后关闭止压阀止水夹二，并通过加热或挤压密封部位，将盛有培养液的一段取样部取下；
43.其次，当规模放大时，可将多个反应器体2上的连接口一211打开，并将多个反应器体2之间连通通，使得反应器整体体积扩大，从而可重复上述规模较小的过程，将培养液注入到叠加的反应器体2内进行培养，进而可保证培养基的环境一致，不会存在传统反应器体积扩大后参数的改变，影响数据结果。
44.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明
的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种用于细胞培养的模块化生物反应器，包括反应器外支架(1)，所述反应器外支架(1)上设置有若干个反应器体(2)，若干个所述反应器体(2)之间相互拼接形成圆筒状的几何体，每个所述反应器体(2)内部均为空心状态，且每个所述反应器体(2)内部空心处均设置有一次性反应袋(23)，其特征在于，还包括：轨道部件，所述轨道部件沿着所述反应器外支架(1)表面设置，并和若干个反应器体(2)连接，通过移动每个反应器体(2)，能够使每个反应器体(2)从所述反应器外支架(1)上脱离；连接部件，所述连接部件设置于每个所述反应器体(2)上，其能够用于相邻两个所述反应器体(2)之间的连接。2.如权利要求1所述的用于细胞培养的模块化生物反应器，其特征在于：所述反应器外支架(1)为两根及以上的竖杆组成。3.如权利要求1所述的用于细胞培养的模块化生物反应器，其特征在于：所述轨道部件包括：两排竖直轨道(11)，两排所述竖直轨道(11)设置于竖杆上，两排所述竖直轨道(11)上均设置有相对应的限位块(12)，且两排所述竖直轨道(11)之间连接有横向轨道(13)，所述横向轨道(13)设置于限位块(12)下方，两排所述竖直轨道(11)上均滑动连接有支架，所述支架另一端连接于反应器体(2)的侧壁上。4.如权利要求1所述的用于细胞培养的模块化生物反应器，其特征在于：每个所述反应器体(2)均由侧板(21)和底板(22)构成，所述侧板(21)底部的两端为平面，中间为斜面，且所述侧板(21)的一侧固定连接有通气管(212)，所述通气管(212)上连接有止压阀止水夹一，且所述通气管(212)为伸缩结构。5.如权利要求4所述的用于细胞培养的模块化生物反应器，其特征在于：所述底板(22)的结构和所述侧板(21)底部相互适配，且所述底板(22)中部为温控板。6.如权利要求1所述的用于细胞培养的模块化生物反应器，其特征在于：所述连接部件由两个连接口一(211)构成，两个所述连接口一(211)分别连接于反应器体(2)上下两端，且两个所述连接口一(211)呈倾斜对称。7.如权利要求1所述的用于细胞培养的模块化生物反应器，其特征在于：所述一次性反应袋(23)的结构和反应器体(2)的结构一致，且所述一次性反应袋(23)上下两端分别固定连接有连接口二(231)，两个所述连接口二(231)也呈倾斜对称，且两个所述连接口二(231)分别和反应器体(2)的两个连接口一(211)相互连通。8.如权利要求1所述的用于细胞培养的模块化生物反应器，其特征在于：所述一次性反应袋(23)的一侧固定连接有取样管(232)，且所述取样管(232)上固定连接有止压阀止水夹二。

技术总结
本发明涉及生物反应器技术领域，具体为一种用于细胞培养的模块化生物反应器，包括反应器外支架，所述反应器外支架上设置有若干个模块化反应器体，每个所述反应器体内部均设置有一次性反应袋，还包括：轨道部件，所述轨道部件沿着所述反应器外支架表面设置；连接部件，所述连接部件设置于每个所述反应器体上。本发明通过设置轨道部件，可实现多个反应器体之间相互拼接，并形成圆筒状的几何体，同时在连接部件的配合作用下，使得每个反应器不仅可以作为单独的模块来进行培养基或者其它培养条件的测试，还可在规模放大时，将每个反应器体之间连通，扩大反应器的体积，保证每个单独模块内部微环境一致，不存在传统反应器体积扩大后参数的改变。数的改变。数的改变。


技术研发人员：刘丽 费忠南
受保护的技术使用者：上海奥浦迈生物科技股份有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/7/28