一种生物反应系统中的通气装置及方法和包含其的生物反应系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种生物反应系统中的通气装置，所述装置通过设置分别与第一通气入口和第二通气入口相连的分布有孔洞的第一通气腔体和第二通气腔体，其中，第一通气腔体上分布的孔洞孔径和第二通气腔体上分布的孔洞孔径不同，能够精确控制向生物反应系统内提供的气泡规格和通气量，而且装置简单，拆装容易，操作方便；利用该装置的生物反应系统中的通气方法，能够独立均匀地产生微气泡，有效地避免了大气泡破裂产生的剪切力对细胞的损伤，同时能够实现细胞生长中后期对供氧量的需求，具有较高的应用价值。

A aeration device and method in a biological reaction system and a biological reaction system including the same

【技术实现步骤摘要】
一种生物反应系统中的通气装置及方法和包含其的生物反应系统
本专利技术涉及生物反应设备
，尤其涉及一种生物反应系统中的通气装置及方法和包含其的生物反应系统。
技术介绍
随着高密度培养技术的兴起，其对于生物反应器的通气装置提出了挑战，通气量以及通气产生的气泡均对生物反应过程具有较大的影响，目前常用的通气装置为环型通气管或烧结金属棒，对于环型通气管这种常规的通气装置存在无法调节气泡大小和产生的气泡剪切力大等问题；而烧结金属棒又无法满足细胞生长中后期高氧气需求量的需求。因此，技术人员针对开发适合于生物反应器的通气装置做出了许多研究，多是针对降低气泡剪切力或分布均匀性的研究。CN202576435U公开了一种生物反应器的通气装置，该装置通过设置喷洒头连接器和中空圆柱形筛网，一定程度上避免了通气气泡给生物带来的剪切力伤害，但该装置结构复杂，难以推广适用，且无法针对细胞的不同生长期进行调控。CN106834099A公开了一种生物反应器低剪切提升式通气搅拌装置，该装置一定程度上避免了因剪切力搅拌造成对细胞的损伤，但该装置未考虑细胞不同生长期的需求，且结构复杂，制备困难。CN207483732U公开了一种生物反应器用气体分布器，该分布器在反应器的搅拌结构下方设置有分布器面板，并在分布器面板上分布有若干个通气小孔，通过增加小孔来降低气泡破裂和搅拌剪切力，但该装置不能适用于不同生长期的细胞。综上所述，目前生物反应系统中的通气装置存在结构复杂，未考虑细胞不同生长期等问题。因此，需要设计一款结构简单、易于制备且适用于细胞不同生长期的生物反应系统中的通气装置。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种生物反应系统中的通气装置，本专利技术提供的通气装置通过设置分别与第一通气入口和第二通气入口相连的分布有孔洞的第一通气腔体和第二通气腔体，且第一通气腔体上分布的孔洞孔径和第二通气腔体上分布的孔洞孔径不同，可通过独立的通气入口，实现向反应系统内提供不同规格的气泡，独立通气控制更精确且装置简单，操作方便；利用该装置的生物反应系统中的通气方法，在满足细胞不同生长时期氧气量需求的同时，可避免大气泡破裂对细胞生长的不良影响，具有较高的应用价值。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种生物反应系统中的通气装置，所述通气装置包括第一通气腔体和设置在其外围的第二通气腔体；其中，所述第一通气腔体与第一通气入口相通，第二通气腔体与第二通气入口相通，第一通气腔体和第二通气腔体分布有孔洞，所述第一通气腔体上分布的孔洞孔径和第二通气腔体上分布的孔洞孔径不同。本专利技术提供的生物反应系统中的通气装置通过设置孔洞孔径不同的第一通气腔体和第二通气腔体，能够产生不同规格的气泡，满足细胞不同生长时期的需求；所述通气装置还设有分别与第一通气腔体和第二通气腔体相连的第一通气入口和第二通气入口，能够更精确地独立控制大气泡和微气泡的通气量，而且该装置结构简单，操作方便，具有较大可推广价值。本专利技术中的“大气泡”是指气泡直径在50～300μm范围内的气泡，而“微气泡”则是指气泡直径在1～40μm范围内的气泡。本专利技术中第一通气腔体孔洞的孔径和第二通气腔体孔洞的孔径不同，其中，第一气腔体孔洞的孔径可以比第二通气腔体孔洞的孔径大，也可以比第二通气腔体孔洞的孔径小，二者皆可以较好地满足细胞不同生长阶段的需求。优选地，所述第一通气腔体孔洞的孔径为5～30μm，例如可以是5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm或30μm，优选为10～25μm。本专利技术第一通气腔体孔洞的孔径为5～30μm，使其能够产生5～30μm的微气泡，该直径范围的微气泡在满足细胞需氧量的同时能够避免气泡破裂产生的剪切力对细胞产生的损害，具有较高的工业应用价值。优选地，所述第二通气腔体孔洞的孔径为80～200μm，例如可以是80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm，优选为120～180μm。本专利技术第一通气腔体孔洞的孔径为80～200μm，能够在保障气体均匀分布的同时满足细胞生长中后期对氧气的需求。优选地，所述第一通气腔体与第二通气腔体呈同心分布，例如可以是以同一中心轴的同心分布，或者二者不在同一中心轴的同心分布，优选为二者在同一中心轴的同心分布。优选地，所述第一通气腔体为圆形。优选地，所述第二通气腔体为圆形。本专利技术中所述第一通气腔体和第二通气腔体，其腔体界面可以是圆形、正方形或三角形，优选为圆形，采用圆形时能够更好地与常规生物反应器系统相匹配，并使得释放气泡时分布更均匀。优选地，所述第一通气腔体与第二通气腔体通过基板固定连接。优选地，所述第一通气入口与第一阀门相连。优选地，所述第二通气入口与第二阀门相连。本专利技术第一通气入口与第二通气入口优选分别独立配备第一阀门和第二阀门，能够单独控制第一通气腔体和第二通气腔体中的通气量，控制更精确。优选地，所述第一通气腔体与第二通气腔体分别为第一通气管和第二通气管。本专利技术中的第一通气管和第二通气管的制备方式可采用本领域技术人员熟知用于制备多孔材料的制备方法，例如可以是金属或非金属烧结。本专利技术中第一通气管和第二通气管可以采用本领域常用的材质进行，例如可以是金属(不锈钢、铜以及钛等特殊材料)、非金属塑料(PTFE、PE、PP、PVDF、EPDM或PES等)、陶瓷或纤维等。优选地，所述第一通气管和第二通气管四周均匀分布有孔洞。优选地，所述第一通气管的孔洞孔径为5～30μm，例如可以是5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm或30μm，优选为10～25μm。优选地，所述第二通气管的孔洞孔径为80～200μm，例如可以是80～200μm，80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm，优选为120～180μm。优选地，所述第一通气入口设置在所述第一通气管的一侧。优选地，所述第二通气入口设置在所述第二通气管的一侧。优选地，所述第一通气腔体与第二通气腔体分别为第一通气槽和第二通气槽。优选地，所述第一通气槽和第二通气槽上均设置有通气分散膜或通气分散片。本专利技术中通气分散膜或通气分散片的制备方式可采用本领域技术人员熟知用于制备多孔材料的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物反应系统中的通气装置，其特征在于，所述通气装置包括第一通气腔体和设置在其外围的第二通气腔体；/n其中，所述第一通气腔体与第一通气入口相通，第二通气腔体与第二通气入口相通，第一通气腔体和第二通气腔体分布有孔洞，所述第一通气腔体上分布的孔洞孔径和第二通气腔体上分布的孔洞孔径不同。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物反应系统中的通气装置，其特征在于，所述通气装置包括第一通气腔体和设置在其外围的第二通气腔体；
其中，所述第一通气腔体与第一通气入口相通，第二通气腔体与第二通气入口相通，第一通气腔体和第二通气腔体分布有孔洞，所述第一通气腔体上分布的孔洞孔径和第二通气腔体上分布的孔洞孔径不同。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一通气腔体孔洞的孔径为5～30μm，优选为10～25μm；
优选地，所述第二通气腔体孔洞的孔径为80～200μm，优选为120～180μm。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一通气腔体与第二通气腔体呈同心分布；
优选地，所述第一通气腔体为圆形；
优选地，所述第二通气腔体为圆形。


4.根据权利要求1～3任一项所述的装置，其特征在于，所述第一通气腔体与第二通气腔体通过基板固定连接；
优选地，所述第一通气入口与第一阀门相连；
优选地，所述第二通气入口与第二阀门相连。


5.根据权利要求1～4任一项所述的装置，其特征在于，所述第一通气腔体与第二通气腔体分别为第一通气管和第二通气管；
优选地，所述第一通气管和第二通气管四周均匀分布有孔洞；
优选地，所述第一通气管的孔洞孔径为5～30μm，优选为10～25μm；
优选地，所述第二通气管的孔洞孔径为80～200μm，优选为120～180μm；
优选地，所述第一通气入口设置在所述第一通气管的一侧；
优选地，所述第二通气入口设置在所述第二通气管的一侧。


6.根据权利要求1～4任一项所述的装置，其特征在于，所述第一通气腔体与第二通气腔体分别为第一通气槽和第二通气槽；
优选地，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：万勋，贺国伦，刘志平，储志兵，
申请(专利权)人：上海森松制药设备工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31