[实用新型]一种可在线灭菌的水平旋转式生物反应器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及生物工程领域中的生物反应器，具体讲为一种可在线灭菌的用于体外培养细胞、组织等生物体的水平旋转式生物反应器。

背景技术：

生物反应器是使细胞大规模培养得以实现的装置。从发展的角度看，20世纪40年代生物反应器所发生的重大变革源于人们将化学反应器的知识移植到发酵工业，开发了机械搅拌式生物反应器，从而使得纯种大规模培养成为可能。70年代发展起来的基因工程、细胞工程技术，使发酵工程不单纯是天然微生物，而扩展到基因工程菌、动物和植物细胞的培养，同时对生物反应器提出了新的要求，形成了生物反应工程“四传（动量、质量、热量、信息）一反（生物反应动力学）”的结构框架。近几十年来，由于生物工程和组织工程学的发展，相应的生物反应器水平也在不断提高，用于组织工程化培养的生物反应器已越来越接近于生物体内环境的培养条件。

模拟微重力培养是一种新兴的培养技术，可用于组织工程、细胞培养等多个领域。水平旋转式生物反应器可以模拟微重力环境，具有充分的氧和营养物质交换、三维立体结构、极低的剪切力和独特的流体力学特征等优点。从而改善离体细胞的培养条件，使在普通条件下只能呈二维贴壁生长的哺乳动物细胞表现出三维增殖与细胞分化，这类分化的细胞团可进一步形成有功能的组织块。以美国航空航天局（NASA）发明的旋转式细胞培养系统（RCCS）为代表的水平旋转式生物反应器被广泛应用于生命科学领域，但其在消毒灭菌时或用高压锅蒸汽灭菌法，或用乙醇浸泡法消毒，操作复杂、时间长，且容易消毒不彻底，特别是大规模化生产更显不足。 

发明内容：

本实用新型提供一种可在线灭菌的水平旋转式生物反应器，其结构合理，设计巧妙，既能模拟微重力环境，又可实现在线灭菌，是一种全新的水平旋转式生物反应器系统，且容积不受限制，可大规模进行细胞或组织培养。

本实用新型的具体技术方案如下： 

一种可在线灭菌的水平旋转式生物反应器，包括旋转机体、反应器、培养基外循环系统和控制系统；旋转机体包括电机、旋转轴、轴承座、轴承、密封圈、进出液管和底座；旋转轴套装在轴承座内，电机直接与旋转轴一端连接，旋转轴另一端连接反应器，轴承座与底座连接在一起，用于固定整个反应器，旋转轴水平设置。

所述旋转轴上至少设有二个L型孔，各L型孔一端沿旋转轴轴向引出，另一端由旋转轴侧壁径向引出；轴承座上设有与旋转轴侧壁开孔的位置相对应的进液孔和出液孔，在轴承座内与进液孔和出液孔两侧相对应的位置安装有多个密封圈，且在相邻两密封圈之间留有间隙，与轴形成检漏腔，检漏腔下部在轴承座上钻有检漏孔，用于检查密封圈是否泄漏，轴承座上的进液孔和出液孔上可装有进液管或出液管，用于连接外循环系统； 

所述反应器与旋转机体上旋转轴连接，反应器包括连接轴和设于连接轴外围的至少三个环形室，该连接轴与旋转轴通过法兰连接，（或者还有一种可行的连接方式为在连接轴中心钻有通孔，插入螺栓与旋转轴中心的螺纹孔固定）；该连接轴上至少设有两个L型孔与旋转轴L型孔位置相对应，且连接轴上至少有一个L型孔连通至进液腔，一个L型孔连通至回液腔；

所述反应器的环形室由连接轴、外圈、墙板以及中间的微孔隔板围成，并至少形成中间一个培养室和两端一个进液腔、一个回液腔，培养室的外圈上还开有三个孔：一个排气孔、一个进料/收获孔、一个取样/疏水孔。

本实用新型的进一步设计在于： 

反应器与旋转机体的连接采用法兰式或螺栓式连接方式，旋转轴与反应器连接轴相对应的L型孔的相接面上设有O型圈密封，并由定位销定位。

反应器培养室外圈上开有排气孔，排气孔内嵌有过滤器，过滤器被孔盖压住密封，过滤器与孔盖中间形成气泡陷阱，孔盖上装有直通阀。 

反应器培养室外圈上开有进料/收获孔，并装有堵头。 

反应器培养室外圈上开有取样/疏水孔，并连接有三通阀，分别连通取样口和疏水阀。 

排气孔和进料/收获孔在培养室外壁的一侧（且两孔沿同一水平直线分布），取样/疏水孔在培养室外壁另一侧，相差180°。本实用新型中，反应器内部连接轴上分别套装有若干微孔板。并至少形成三个环形室，中间环形室为培养室，两侧环形室分别为进液腔和回液腔。中间微孔板上设有均匀分布的微孔，其形状可以是圆形、方形、矩形、菱形等任意形状，以起到阻挡培养物（如细胞、微载体等）跑出培养室外的作用。培养室外圈上还装有排气接头、进料/收获接头和取样/疏水接头。  

本实用新型相比现有技术具有如下优点：