一种生物反应系统技术方案

本申请涉及一种生物反应系统，属于生物医学工程技术领域。其包括CIP清洗模块、蒸汽消毒模块、生物反应器模块和补料模块，生物反应器模块有多套，每套包括至少一个生物反应器，补料模块包括至少一个补料罐，补料罐设有补料管路，补料管路分设有多条补料支路，补料支路设有供CIP清洗模块接入的CIP入口，补料支路连接生物反应器的端口设置有接入CIP模块的CIP回口，蒸汽消毒模块于补料管路上与CIP清洗模块共用CIP入口，蒸汽消毒模块的回路与CIP清洗模块共用CIP回口进行清洗和杀菌消毒的物料回料过程，蒸汽消毒模块和CIP清洗模块于CIP入口外设置相应的阀门控制开启清洗或消毒。本申请具有为系统中多个生物反应器补料又消毒方便的效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
一种生物反应系统


[0001]本申请涉及生物医学工程领域，尤其是涉及一种生物反应系统。

技术介绍

[0002]当前组织工程研究主要包括了四个方面：种子细胞、生物材料、构建组织和器官的方法和技术以及组织工程的临床应用。组织工程的核心是建立由细胞和生物材料构成的三维空间复合体，这与传统的二维结构(细胞培养)有着本质的区别。随着三维细胞培养技术的兴起，越来越多的研究着眼于种子细胞与生物材料的接种与共培养，并取得了一系列的突破，生物反应器的概念与重要性越来越深入人心。生物反应器在生物制药中也大量应用，用于配药微生物。
[0003]目前市面上常见的生物反应器种类有搅拌式生物反应器、气升式生物反应器、膜式生物反应器、灌注式生物反应器以及旋转壁式生物反应器。
[0004]搅拌式生物反应器的主要原理是通过叶轮或搅拌器转动培养液，提高培养液内细胞的传质效率。它的优点在于确保了细胞培养的氧浓度和培养液养分的均衡。其缺点是：由于搅拌器转动产生的剪切应力很大，易产生大量气泡。
[0005]灌注式生物反应器的原理是通过蠕动泵的作用，不断泵入新鲜培养基，泵出代谢废产物，经由灌流速率的调节可使营养物质和代谢废产物与细胞之间的物质传递、种子细胞/生物材料结构体内ECM的截留及流体产生的剪切力之间达到平衡，组织培养性强。
[0006]在通过生物反应器进行生物培养时，由于需要调整生物反应器内酸碱环境，从而达到生物培养需要的PH值，不同生物培养时，随着培养过程PH值环境会逐渐升高或降低，这时候需要补酸或补碱，所以需要配备对应所培养的培养物的酸罐或碱罐，通过酸罐或碱罐内的物料调整生物反应器内的环境PH值，同时又配备相应的消泡罐用于往生物反应器内添加消泡剂，降低生物反应器的气泡，提高生产能力，减少原料和产品的浪费，但上述酸罐/碱罐和消泡罐在反应中用量很少，所以常采用酸罐/碱罐和消泡罐单独设置的形式，在需要补料时，通过把酸罐/碱罐或消泡罐接入相应的生物反应器中从而达到补料的目的。
[0007]上述补料方式，虽然整个生物反应系统的酸罐/碱罐和消泡罐数量较少即可对每个生物反应器进行补料，但每次安装酸罐/碱罐和消泡罐时均需对相应的生物反应器接口、酸罐/碱罐和消泡罐接口以及接入完成后的管道进行消毒，三次单独消毒费时费料，还需要人员不断操作，非常不便。

技术实现思路

[0008]为了方便消毒，同时又不因为系统中生物反应器数量增加相应的酸罐/碱罐和消泡罐，本申请提供一种生物反应系统。
[0009]本申请提供的一种生物反应系统采用如下的技术方案：一种生物反应系统，包括CIP清洗模块、蒸汽消毒模块、生物反应器模块和补料模块，所述生物反应器模块有多套，每套包括至少一个生物反应器，所述补料模块包括至少一
个补料罐，所述补料罐设有补料管路，所述补料管路分设有多条补料支路一一对应多套所述生物反应器模块并接入相应生物反应器，所述补料支路连接所述补料罐的一端设有供所述CIP清洗模块接入的CIP入口，每个所述补料支路连接所述生物反应器的端口设置有接入CIP模块的CIP回口，所述蒸汽消毒模块于所述补料管路上与所述CIP清洗模块共用所述CIP入口进行蒸汽输入杀菌消毒，所述蒸汽消毒模块的回路与所述CIP清洗模块共用所述CIP回口进行清洗和杀菌消毒的物料回料过程，所述蒸汽消毒模块和所述CIP清洗模块于所述CIP入口外设置相应的阀门控制开启清洗或消毒；所述生物反应器和所述补料罐也设置有CIP入口和CIP回口。
[0010]通过采用上述技术方案，通过把补料罐直接接入整个系统中，补料罐设置的补料管路分出多个补料支路分别接入多套生物反应器模块中的生物反应器中，起到相应的补料作用，这里的补料罐内可以是酸罐/碱罐，也可以是消泡剂罐，在生物反应系统中起到不同的作用，单个补料罐可以满足整个系统多个生物反应器的某一补料需求，减少整个系统的罐体数量，降低系统的复杂程度；在补料支路两端上设置CIP入口和CIP回口，从而可以对每个补料支路进行单独清洗，蒸汽消毒模块与CIP清洗模块在补料支路上共用CIP入口和CIP回口进行消毒过程，使得每个补料支路也能单独进行消毒作业，使得补料罐对每个生物反应器补料后可以单独进行消毒，互不影响，共用端口，降低了结构复杂度，也不容易出现结构死角，生物反应器和补料罐也设置有CIP入口和CIP回口可以进行各自的清洗消毒，实现补料过程的自动补料，减少每次补料的清洗消毒次数，减少清洗消毒物料的损耗，同时降低人工。
[0011]可选的，所述生物反应器模块包括三个容积不同的生物反应器和物料输入模块，三个容积不同的所述生物反应器根据容积从大到小分别设为大生物反应器、中生物反应器和小生物反应器；所述物料输入模块包括两级过滤器，输入物料经过所述两级过滤器分出三条物料支路并分别接入所述大生物反应器、所述中生物反应器和所述小生物反应器中，每个所述物料支路设有阀门，所述中生物反应器和所述大生物反应器设有两个物料进料口，所述小生物反应器的出料口与所述中生物反应器的一个物料进料口连通，所述中生物反应器的出料口与所述大生物反应器的一个物料进料口连通。
[0012]通过采用上述技术方案，设置大生物反应器、中生物反应器和小生物反应器，通过小生物反应器进行快速培养，小生物反应器又把培养后的物料送入中生物反应器进行下一步的快速培养，中生物反应器培养完毕后又送入大生物反应器进行培养，进行生物倍增培养，形成一个循环，大生物反应器、中生物反应器和小生物反应器中的初始生物群数量对应各自总的培养基的培养时间控制在一定时间内，从而可以实现循环培养，小生物反应器用于培养中生物反应器的初始菌群，中生物反应器用于培养大生物反应器的初始生物群，加快整体的反应效率，提高生产效率，输入物料通过两级过滤器后送入大生物反应器、中生物反应器和小生物反应器，使得每个生物反应器模块的输入只有一个，更加简单，共用输入管路和两级过滤器降低物料损耗，精简结构。
[0013]可选的，所述补料支路的数量与所述大生物反应器的数量一致，所述补料罐通过所述补料支路一一对应与所述大生物反应器连通，所述补料罐内为消泡剂时，所述消泡剂通过压力输入所述大生物反应器内，所述补料罐为酸罐时，所述补料支路设置有蠕动泵输送补料进入所述大生物反应器。
[0014]通过采用上述技术方案，补料罐只给大生物反应器进行补料作业，由于小生物反应器和中生物反应器主要作为初始生物群落培养，一方面，数量较少，产生的对环境影响的产物较少，可以通过后续物料转移扩增培养，降低影响，另一方面，由于后续还有进一步的培养过程，对环境补料的需求较低，最后在大生物反应器中进行最终培养时，通过补料罐进行控制，控制质量和效率，这样的设计，可以进一步降低补料支路的数量，降低系统的复杂性，降低整体清洗消毒难度和相应物料的损耗。
[0015]可选的，多套所述生物反应器模块设置于一间生产室内，所述生产室内设置有罐体安置架，所述罐体安置架分隔所述生产室于所述罐体安置架位置为两层，所述大生物反应器放置于地面且上部位于所述罐体安置架的第二层，所述大生物反应器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物反应系统，其特征在于：包括CIP清洗模块（1）、蒸汽消毒模块（2）、生物反应器模块（3）和补料模块（4），所述生物反应器模块（3）有多套，每套包括至少一个生物反应器（6），所述补料模块（4）包括至少一个补料罐（41），所述补料罐（41）设有补料管路（42），所述补料管路（42）分设有多条补料支路（421）一一对应多套所述生物反应器模块（3）并接入相应生物反应器（6），所述补料支路（421）连接所述补料罐（41）的一端设有供所述CIP清洗模块（1）接入的CIP入口（13），每个所述补料支路（421）连接所述生物反应器（6）的端口设置有接入CIP模块的CIP回口（14），所述蒸汽消毒模块（2）于所述补料管路（42）上与所述CIP清洗模块（1）共用所述CIP入口（13）进行蒸汽输入杀菌消毒，所述蒸汽消毒模块（2）的回路与所述CIP清洗模块（1）共用所述CIP回口（14）进行清洗和杀菌消毒的物料回料过程，所述蒸汽消毒模块（2）和所述CIP清洗模块（1）于所述CIP入口（13）外设置相应的阀门控制开启清洗或消毒；所述生物反应器（6）和所述补料罐（41）也设置有CIP入口（13）和CIP回口（14）。2.根据权利要求1所述的一种生物反应系统，其特征在于：所述生物反应器模块（3）包括三个容积不同的生物反应器（6）和物料输入模块，三个容积不同的所述生物反应器（6）根据容积从大到小分别设为大生物反应器（311）、中生物反应器（312）和小生物反应器（313）；所述物料输入模块包括两级过滤器（321），输入物料经过所述两级过滤器（321）分出三条物料支路（323）并分别接入所述大生物反应器（311）、所述中生物反应器（312）和所述小生物反应器（313）中，每个所述物料支路（323）设有阀门，所述中生物反应器（312）和所述大生物反应器（311）设有两个物料进料口，所述小生物反应器（313）的出料口与所述中生物反应器（312）的一个物料进料口连通，所述中生物反应器（312）的出料口与所述大生物反应器（311）的一个物料进料口连通。3.根据权利要求2所述的一种生物反应系统，其特征在于：所述补料支路（421）的数量与所述大生物反应器（311）的数量一致，所述补料罐（41）通过所述补料支路（421）一一对应与所述大生物反应器（311）连通，所述补料罐（41）内为消泡剂时，所述消泡剂通过压力输入所述大生物反应器（311）内，所述补料罐（41）为酸罐时，所述补料支路（421）设置有蠕动泵输送补料进入所述大生物反应器（311）。4.根据权利要求2所述的一种生物反应系统，其特征在于：多套所述生物反应器模块（3）设置于一间生产室内，所述生产室内设置有罐体安置架（5），所述罐体安置架（5）分隔所述生产室于所述罐体安置架（5）位置为两层，所述大生物反应器（311）放置于地面且上部位于所述罐体安置架（5）的第二层（52），所述大生物反应器（311）的操作部分位于所述罐体安置架（5）的第二层（52），所述中生物反应器（312）放置于地面且顶部位于所述罐体安置架（5）的第二层（52），所述中生物反应器（312）的操作部分位于所述罐体安置架（5）的第一层（51），所述小生物反应器（313）安装于所述罐体安置架（5）上且位于第二层（52），所述中生物反应器（312）和所述大生物反应器（311）受所述罐体安置架（5）限制。5.根据权利要求4所述的一种生物反应系统，其特征在于：多套所述生物反应器模块（3）的所述大生物反应器（311）安置于所述罐体安置架...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖全斌，葛海兵，林晨，徐阳，
申请(专利权)人：艾美卫信生物药业浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：