Аппарат для культивирования клеток Советский патент 1987 года по МПК C12M3/04 

держателе, состоящем из двух торцовых дисков 4, прикрепленных к ним стержней 5, служащих для фиксации ростовых дискойых элементов 3.Аппарат имеет центральный приводной вал 6 и снабжен рядом дополнительных держателей аналогичной описанной выше конструкции, причем все держатели размещены равномерно по окружности вокруг приводного вала 6, Держатели установлены в корпусе аппарата с возможностью планетарного движения которое достигается тем, что снаружи приводного вала 6 дополнительно соосно ему размещена неподвижная ось 7 и торцовые диски 4 имеют с

1

Изобретение относится к устройствам для выращивания клеток и животных тканей поверхностным способом и может быть использовано в микробиологической, химико-фармацевтической и медицинской промьтшенно- сти.

Цель изобретения - повышение выхода биомассы путем создания однородного распределения скоростей на поверхности ростовых дисковых элементов .

На фиг. 1 изображен аппарат для культивирования клеток, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. ; на фиг. 4 - схема движения ростовых дисковых элементов с эпюрой скоростей, на фиг. 5 -трафик зависимости СКОРОСТИ точки, лежащей на наружном диаметре ростовых диковых элементов, от времени.

., Аппарат состоит из горизонтального цилиндрического корпуса 1 со съемной крышкой 2. Внутри корпуса размещены ростовые дисковые элементы 3 из пористого материала, укрепленные в ряд на держателе, состоящем из двух торцовых дисков 4 и прикрепленных к ним стержней 5, служащих для фиксации ростовых дисковых элементов 3. Аппарат имеет центральный приводной вал 6 и снабжен рядом дополнительных держателей аналогичней зацепление (фрикционное или зубчатое). Снаружи неподвижной оси 7 соосно ей с зазором установлена также наружная магнитная муфта 8. На торцовых дисках 4 неподвижно закреплены цапфы 9, которые с возможностью вращения входят в отверстие наружной магнитной муфты 8, На приводном валу 6 напротив наружных магнитных муфт 8 закреплены внутренние магнитные муфты 10 приводной вал 6 установлен в подшипниках II. На стержнях 5 держателей неподвижно закреплены упоры, служащие для фиксации ростовых дисковых элементов 3 от осевого перемещения, 5 ил.

ной описанной вьше конструкции, причем все держатели размещены равномерно по окружности вокруг приводного вала 6. Держатели установлены

в корпусе аппарата с возможностью планетарного движения. Это достигается тем, что снаружи приводного вала 6 дополнительно соосно ему размещена неподвижная ось 7 и торцовые

диски 4 имеют с ней зацепление (фрикционное или зубчатое). Снаружи не- подвижной оси 7 соосно ей с зазором установлена также наружная магнитная муфта В. На торцовых дисках 4

неподвижно закреплены цапфы 9, которые с возможностью вращения входят в отверстие наружной магнитной муфты 8. На приводном валу 6 напротив наружных магнитных муфт в закреплены

внутренние магнитные муфты Ю, приводной вал 6 установлен в подшипниках 11. На стержнях 5 держателей неподвижно закреплены упоры 12, служащие для фиксации ростовых дисковых

элементов 3 от осевого перемещения.

Аппарат имеет штуцера 13 и 14 для входа и выхода стерильного воздуха, штуцера 15 и 16 для входа и выхода питательной среды, смотровой

щтуцер 17, а также опоры 18,

Аппарат для культивирования клеток работает следующим образом,

Простерилизованный аппарат заполняют наполовину питательпой грпдои и засевают тканевой культурой или клетками. Затем приводят во вращение приводной вал .-6. Так как внутренние магнитные муфты 10, укрепленные на валу 6, связаны магнитными силовыми линиями с внепни- ми магнитными муфтами 8, то последняя также врап1ается. Вследствие того, что внешние магнитные муфты 8 связаны с торцовыми дисками 4 цапфами 9, то они тоже совершают вращательное движение вокруг оси аппарата. Помимо этого, так как наружная поверхность торцовых дисков 4 имеет зацепление (фрикционное или зубчатое) с наружной поверхностью неподвижной оси 7, то торцовые диски 4, обкатываясь по поверхности

оси 7, совершают также вращательное движение вокруг собственной

оси. Таким образом, торцовые диски 4 совершают сложное планетарное движение, состоящее из вращательного движения относительнооси аппарата и вращательного движения относительно собственной оси. Держатели ростовых дисковых элементов 3, состоящие из торцовых дисков 4 и прикрепленных к ним стержней 5, а следовательно, и ростовые дисковые элементы, зафиксированные на стержнях 5, также совершают планетарное движение.

При этом происходит перемешивани питательной среды и суспендирование в ней клеток или тканей. Затем аппарат помещают в вертикальное положение, установив его на опоры 18,

и оставляют в положении покоя

/

до прикрепления к ростовым дисковым элементам 3 клеток или тканей. После этого аппарат поворачивают на 180 для прикрепления клеток или тканей к другой части ростовых дисковых элементов 3, Процесс культивирования проводят при горизонтальном положении аппарата при перемешивани и аэрации.

Приводят во вращательное движение приводной вал 6, и в соответствии с описанным ростовые дисковые элементы 3 совершают планетарное движение, состоящее из вращательного движения относительно оси аппарата и вращательного движения вокруг собственной оси.

Так как аппарат заполнен питателной средой наполовину, то половину периода вращения вокруг оси аппарат

2965764

ростовые дисковые элементы 3 перемещаются в жидкости, где к культуре подводятся свежие питательные вещества, а другую половину периода они

J перемещаются в воздухе, где пооисхо- дит насыщение монослоя культуры кислородом. Таким образом происходит рост и развитие клеточной популяции, жизненный цикл которой сосfO тоит в последовательном чередовании циклов погружения в жидкую питательную среду и движения в воздушном пространстве.

При планетарном движении росто15 вых дисковых элементов 3 абсолютная скорость V (t) точки на них складывается из скорости переносного движения вокруг оси аппарата V (t) и окружной скорости точки при ее вра20 щении вместе с диском вокруг его оси V (фиг, 4)

V, (t)Vn(t)+V,

; где V(t)r(t)oJ - скорость перенос- 25ного движения;

- скорость окружно30

35

40

45

.J,

го движения;

г. (t) - радиус переносного движения;

r.(t)/R +r +2r vCOSu)-- t;

Гэ

г - радиус точки на диске;

- угловая скорость

вращения приводного вала;

иО, - угловая скорость вращения ростовых дисковых элементов 3 вокруг собсТВен- R

ной оси (сх), и)-),

э с учетом приведенных обозначений i

f

V. (t)o

+r +2rRcosa)-5 r.

Следовательно, скорость на ростовом дисковом элементе 3 изменяется по гармоническому закону с частотой о) (фиг, 5) ,

Таким образом, в течение периода Т вращения ростовых дисковых элементов вокруг оси аппарата на клетки, расположенные на нем, действуют различные скорости - от максимальной до минимальной, что способствует усреднению скоростей, действующих на культуру., исключению зон

51296576

с длительным воздействием как максимальной так и минимальной скорости. При этом в течение всего цикла роста культура на дисках находится в одинаковых гидродинамических условиях, исключающих как возможность смывания клеток при длительном воздействии локально высоких скоротей, так и возможность голодания леток в зонах с низкими скоростями fo низкой скоростью подвода вептеств. то способствует улучшению условий роста и увеличению выхода биомассы.

Стерильньй воздух поступает по ятуцеру 13, отработанный воздух }5 отводится из аппарата по штуцеру 14. Вследствие перекрестного движения потока воздуха и ростовых дисковых элементов 3 достигается увеличение скорости массопереноса на 20 поверхности последних и, соответственно, увеличение выхода биомассы.

В аппарате можно проводить культивирование как в периодическом, так и в непрерывном режиме. В по- 25 следнем случае свежая питательная среда поступает по штуцеру I5 и

отводится по штуцеру 16.

Аппарат позволяет легко осуще- jO ствлять осмотр, мойку и замену как целых держателей, так и отдельных pocTOBfcix дисковых элементов 3, для чего снимают верхнкяо крышку 2.

Таким образом, оснащение предлагаемого аппарата для культивирования клеток дополнительными держателями, служащими для фиксации ростовых дисковых элементов, размещенными равномерно по окружности 0 вокруг вала и установленными с возможностью планетарного движения, позволяет улучшить однородность распределения скоростей на поверх- ости ростовых дисковых элементов, в сравнении с прототипом, в котором ростовые дисковые элементы установ35

лены на центральном валу и совершают лиить вращательное движение.

Например (фиг. 5), для точек, удаленных от оси аппарата на 0,405 и 0,055 м, в предлагаемом устройстве коэффициент неравномерности К, определяемый как отношение максимальной и минимальной скоростей

на поверхности ростовых дисковых элементов (,) в 2, 1 раза ниже, чем для прототипа при тех же геометрических размерах.

Вследствие улучшения однородности распределения скоростей на поверхности ростовых дисковых элементов условия роста клеток во всех зонах ростовых дисковых элементов одинаковы, что позволяет подбирать оптимальные условия роста клеток для всей популяции, в частности частоту вращения приводного вала, и увеличить тем самым выход биомассы.

Формула изобретения

Аппарат для культивирования клеток, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус со съемной крышкой, размещенные в нем ростовые дисковые элементы из пористого материала, укрепленные в ряд на держателе, связанном с валом, отличающийся тем, что, с целью повьшения выхода биомассы путем равномерного однородного распределения скоростей на поверхности ростовых дисковых элементов, держатель состоит из двух торцовых дисков и прикрепленных к ним стержней, служащих для фиксации ростовых дисковых элементов, при этом аппарат снабжен рядом дополнительных держателей аналогичной конструкции, причем все держатели размещены равномерно по окружности вокруг вала и установлены с возможностью планетарного движения.

2

18.

4

(puff.Z

Изобретские относится к устройствам для выращивания клеток и животных тканей поверхностным способом и может быть использовано в микробиологической, химико-фармацевтической и медипиртской промьшшенно- сти. Цель изобретения заключается в повьйаении выхода биомассы путем равномерного однородного распределения скоростей на поверхности росто- вьпч дисковых элементов. Аппарат состоит КЗ горизонтального 11,илиндричес- кого корпуса 1 со съемной крышкой 2. Внутри корпуса 1 размещены ростовые дисковые элементы 3 из пористого материала, укрепленные в ряд на (О СЛ 7/ 1чЭ СО 05 ел О)

Фиг.З

Фиг.4

Т Т т т 5Т л 7Т 2Г ЗТ WT ИГ 12 Т Т J ТГ 2 Л Т Т Ж W

Фиг.§

Редактор А.Огар

Составитель Г.Лошкарева Техред А.Кравчук

Заказ 717/28 Тираж 50П )Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятиеj г. Ужгород, ул. Проектная, 4

t.c

Корректор И.Эрдейи