Аппарат для культивирования клеток тканей или микроорганизмов
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
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4
О (с
О
О (21) 4700908/13 (22) 06.06.89 (46) 07.12.92. Бюл. М 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт молекулярной биологии (72) Б.H.ÁàäàåB, И.Д.Воробьев, В,И.Кислых, В.А.Харченко и А.П.Репков (56) Авторское свидетельство СССР
N 1566721, кл. С 12 N5/00, 1988. (54) АППАРАТ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ
КЛЕТОК ТКАНЕЙ ИЛИ МИКРООРГАНИ3МОВ (57) Изобретение относится к биотехнологии, к аппаратам для культивирования клеток тканей или микроорганизмов. Цель изобретения — сокращение энергозатрат и повышение эффективности перемешивания. Аппарат содержит цилиндрическую ем„. Ж, 1779690 А1 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 по-лости 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, 1779690
Изобретение относится к биотехнологии, к аппаратам для культивирования изолированных клеток тканей или микроорганизмовв.
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! 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 10для 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 культуральной 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. 3а 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.
20 жидкостью. Поэтому в суспензии клеток нет
25 пузырьков газа, что исключает травмирование клеток и образование пены. Вместе с
50
5
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 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 суспензии клеток формируется стационарный потенциальный вихрь газа, с осевым противотоком, который генерирует в жидкости аналогичное турбулентное вращательное движение с интенсивным перемешиванием вдоль оси биореактора. В процессе культивирования газ взаимодействует с культуральной средой через ее свободную поверхность, не смешиваясь с тем, указанное выше газовихревое перемешивание суспензии представляет собой квазистационарный процесс, обеспечивающий 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 повышенного давления на периферии полости
9 — вывод отработанного газа из емкости 1, При этом достигается поддержание оптимального соотношения компонентов аэрирующего газа для обеспечения нормальных условий культивирования клеток или микроорганизмов.
Конструктивные особенности аппарата позволяют снизить энергозатраты на аэрацию и перемешивание среды за счет того, что эти процессы осуществляются и поддерживаются на оптимальном уровне путем введения газа, который формирует устойчивый вихрь, потенциальная энергия которого, переходя в кинетическую, практически 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 перемешивания 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 устрой1779690
18
Ю
Составитель Н. Осипов
Техред М,Моргентал Корректор С. Юско
Редактор Л. Волкова
Заказ 4417 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ство 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 к стенке емкости с образованием кольцевой полости вокруг колеса для подвода и отвода газа, при этом в кольцевой перегородке выполнены щелевые отверстия для прохода
5 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
10 патрубок для отвода газа подключен к указанной кольцевой полости над перегородкой.
