[发明专利]一种双螺旋生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及生物反应器领域，具体涉及一种双螺旋生物反应器。

背景技术

生物反应器是为适应生物反应（或生化反应）的特点而设计的反应设备，现有的生物反应器主要包括以下几种类型：

1、机械搅拌式生物反应器：其是开发较早、应用较广的一类生物反应器，这种反应器的构造主要在罐体内有一个搅拌桨，搅拌桨由电机驱动达到混合液体的目的。其培养规模可达2000 L，若再配合微载体、多孔微球、灌注技术，可使细胞密度达到6×10⁶/mL以上，而且消毒方便。另外，其最大的优点是能培养各种类型的动物细胞，培养工艺容易放大，产品质量稳定，非常适合工厂化生产；但不足之处是机械搅拌所产生的剪切力对细胞有一定的损伤。

2、气升式生物反应器：其是英国Celltech公司在1985年应用100L的气升式生物反应器对杂交瘤细胞进行了大规模培养，现在还开发出了10000L气升式生物反应器用于各类单克隆抗体的规模化生产。这种类型的生物反应器构造主要是底部注入高速压缩空气，由空气在液体内的高速运动而使液体流动，缺点是高流速的气体对细胞损伤较大，对其他类型的培养方式不支持。

3、一次性反应器：其技术和理念拥有和不锈钢反应器同样的生产特征，目前有机械搅拌式，搅拌桨固定在一次性袋中。美国PBS公司研发出一种Air wheel一次性生物反应器，混合液体的方式也是搅拌桨进行混合，但这种反应器搅拌桨为叶轮垂直安装，驱动方式也不是电机驱动，而是在液体内通入空气，气泡的上升带动搅拌桨运动，其转速由通气量决定。一次性技术可以让生物制药生产者更加灵活地控制生产。但一次性反应器培养袋的价格高昂，50L一次性反应器的培养袋价格在20000人民币左右。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种双螺旋生物反应器，该反应器无搅拌桨，无传动电机，大大减小了剪切力，减低了剪切力对细胞的损伤。同时由于无搅拌桨及传动电机，减低了机械设备对罐体污染的风险，节省了成本。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种双螺旋生物反应器，主要包括罐体及控制模块，所述罐体包括外壳、内腔、顶盖及导流底座，顶盖及导流底座分别固定于内腔的上下两端，外壳与顶盖固定使得罐体形成内外双腔体结构，所述顶盖上设置有多个安装孔，用于插接传感器及管路，导流底座为两组反向单向阀门，所述控制模块用于调控罐体内外双腔体的压力差，进而控制两组反向单向阀门的开启及关闭，使得罐体的内外双腔体连通形成螺旋涡流。

进一步的，所述控制模块主要包括控制主机、液位传感器及液位开关，所述罐体的外腔体顶部设置有外腔体进气口及外腔体排气口，内腔体顶部设置有内腔体进气口及内腔体排气口，所述液位传感器位于罐体内，液位开关位于控制主机内，所述液位开关的信号输入端与液位传感器连接，信号输出端与内腔体进气口、内腔体排气口、外腔体进气口及外腔体排气口中的电磁阀连接。

进一步的，所述外腔为顶端开口的空心圆柱体结构，所述导流底座呈多面体结构，导流底座的每个面即为一单向阀门，所述内腔为空心多面体结构，内腔的面数与导流底座的面数相对应。

进一步的，所述导流底座的各面以内腔中对应的棱柱所在位置为转轴，相邻两个面开口方向内外交错，形成两组反向单向阀门；同组单向阀门中的各单向阀门角度相同且方向一致。

进一步的，所述各单向阀门均具有限位机构，所述限位机构为一固定销，固定销的底端固定在外壳的底部。

进一步的，所述导流底座、内腔及顶盖一体成型。

进一步的，所述导流底座、外壳、内腔及顶盖一体成型。

进一步的，所述罐体外腔的顶部安装有pH传感器、DO传感器及温度传感器。

进一步的，所述罐体由聚碳酸酯制成，罐体的体积为5L-1000L。

进一步的，所述外腔顶端设置有安装孔及密封槽，通过螺丝与顶盖固连。

本发明一种双螺旋生物反应器，罐体部分采用内外双腔体式结构，导流底座为两组反向单向阀门形成导流，洁净的压缩空气通过对内外腔体进行加压排气使罐内液体进行交换并形成内腔涡流和外腔涡流的双螺旋现象从而起到混合作用，这种结构省去了传统机械搅拌的结构，无搅拌桨，无传动电机，大大减小了剪切力，减低了剪切力对细胞的损伤，同时由于无搅拌桨及传动电机，减低了机械设备对罐体污染的风险，能耗低，节省了成本。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明一种双螺旋生物反应器的结构简图；