Аппарат для культивирования клеток тканей или микроорганизмов Советский патент 1992 года по МПК C12M1/04 

Изобретение относится к биотехнологии, к аппаратам для культивирования изолированных клеток тканей или микроорганизмов.

Целью изобретения является сокращение энергозатрат и повышение эффективности перемешивания.

На фиг. 1 изображен аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1.

Аппарат для культивирования клеток тканей или микроорганизмов содержит цилиндрическую емкость 1 с крышкой 2, патрубком 3 для подвода газа и патрубком 4 для его отвода и устройство для аэрации и перемешивания среды, включающее горизонтальное лопастное колесо 5, укрепленное на вертикальном приводном валу б и размещенное в верхней части емкости 1 непосредственно под крышкой 2. Под колесом 5 соосно ему расположена кольцевая перегородка 7 с центральным отверстием 8 для отвода газа под колесо 5, Перегородка 7 прикреплена по периферии к стенке емкости 1 с образованием кольцевой полости 9 вокруг колеса 5, служащей для подвода и отвода газа. В кольцевой перегородке 7 выполнены щелевые отверстия 10 для прохода газа из полости 9, расположенные равномерно по окружности под наклоном к горизонтальной плоскости противоположно вращению колеса 5. Емкость 1 снабжена также патрубком 11 для подвода питательной среды и патрубком 12 для отвода целевого продукта. Под перегородкой 7 образована газовая полость 13 для создания газовых вихрей над поверхностью куль- туральной среды. Патрубок 3 для подвода газа установлен в крышке 2 над колесом 5, а патрубок 4 для его отвода подключен к кольцевой полости 9 над перегородкой 7,

Аппарат работает следующим образом.

Емкость 1 в стерильных условиях заполняется питательной средой с посевной дозой культуры клеток или микроорганизмов так, чтобы над поверхностью суспензии клеток оставалась газовая полость 13. Далее устанавливают требуемый для культивирования температурный режим и включают электродвигатель (не показан), вращающий колесо 5. В зависимости от требований технологии устанавливают необходимое число оборотов лопастного колеса 5. При вращении колеса 5 создается разрежение в его приосевой зоне и повышенное давление на периферии. За счет этого газ из газовой полости 13 емкости 1 поступает в колесо 5 к лопастям этого колеса 5 и выбрасывается с высокой скоростью этими лопастями в кольцевую полость 9

В полость 9 происходит снижение скорости потока газа и повышение его давления, кинематическая энергия газа превращается в энергию давления. Из полости 9 газ поступает к щелевым отверстиям 10. Через эти щели газ по касательной к стенке емкости 1 вводится в газовую полость 13 над поверхностью суспензии клеток. Здесь под действием перепада

0 давления между периферией и центром газовой полости 13 газ по спиральным траекториям с высокой скоростью движется к отверстию 8, к центру лопастного колеса 5. Таким образом, над поверхностью суспен5 зии клеток формируется стационарный потенциальный вихрь газа, с осевым противотоком, который генерирует в жидкости аналогичное турбулентное вращательное движение с интенсивным

0 перемешиванием вдоль оси биореактора. В процессе культивирования газ взаимодействует с культуральной средой через ее свободную поверхность, не смешиваясь с жидкостью. Поэтому в суспензии клеток нет

5 пузырьков газа, что исключает травмирование клеток и образование пены. Вместе с тем, указанное выше газовихревое перемешивание суспензии представляет собой квазистационарный процесс, обеспечиваю0 щий культивирование клеток без застойных зон в объеме биореактора. За счет разрежения в приосевой зоне лопастного колеса 5 через патрубок 3 осуществляется подсос свежего газа в емкость 1, а вследствие по5 вышенного давления на периферии полости 9 - вывод отработанного газа из емкости 1. При этом достигается поддержание оптимального соотношения компонентов аэрирующего газа для обеспечения нормальных

0 условий культивирования клеток или микроорганизмов.

Конструктивные особенности аппарата позволяют снизить энергозатраты на аэрацию и перемешивание среды за счет того,

5 что эти процессы осуществляются и поддерживаются на оптимальном уровне путем введения газа, который формирует устойчивый вихрь, потенциальная энергия которого, переходя в кинетическую, практически

0 полностью используется в аппарате, при этом устойчивость этого вихря и концентрация его энергии в восходящим потока приводят к эффективному перемешиванию среды при сохранении мягких условий пере5 мешивания клеток или микроорганизмов. Формула изобретения Аппарат для культивирования клеток тканей или микроорганизмов, содержащий цилиндрическую емкость с крышкой и патрубками для подвода и отвода газа и устройство для аэрации и перемешивания среды, отличающийся тем, что, с целью сокращения энергозатрат и повышения эффективности перемешивания, устройство для аэрации и перемешивания содержит горизонтальное лопастное колесо, укрепленное на вертикальном приводном валу, размещенное в верхней части емкости непосредственно под крышкой, и расположенную под ним соосно кольцевую перегородку с центральным отверстием для отвода газа, прикрепленную по периферии

0

к стенке емкости с образованием кольцевой полости вокруг колеса для подвода и отвода газа, при этом в кольцевой перегородке выполнены щелевые отверстия для прохода газа, расположенные равномерно по окружности, под наклоном к горизонтальной плоскости, противоположно вращению колеса, причем патрубок для подвода газа установлен в крышке над лопастным колесом, а патрубок для отвода газа подключен к указанной кольцевой полости над перегородкой.

Изобретение относится к биотехнологии, к аппаратам для культивирования клеток тканей или микроорганизмов. Цель изобретения - сокращение энергозатрат и повышение эффективности перемешивания. Аппарат содержит цилиндрическую ем CucnfnauSi к/lemox кость 1 с крышкой 2, патрубками 3 и 4 для подвода и отвода газа и устройство для аэрации и перемешивания среды, включающее горизонтальное лопастное колесо 5, укрепленное на вертикальном приводном валу 6 и размещенное в верхней части емкости 1. Под колесом 5 расположена перегородка 7 с центральным отверстием 8 для отвода газа с образованием кольцевой полости 9 вокруг колеса 5. Под колесом 5 образована полость 13 для создания газовых вихрей. Подводимый воздух, проходя через наклонные щелевые отверстия 11, создает вихрь в полости 13, который аэрирует и перемешивает культуральную среду. Наряду с сокращением энергозатрат и эффективностью перемешивания аппарат обеспечивает мягкие условия для клеток. 3 ил. J со с XI XI ю о Ч) о

8

фцг.З