Аппарат для культивирования клеток

)ГУДЛРСТВ ГДОМСТВО ОЕ ПАТЕНТНОЕР (ГОСПАТЕНТ ССС ельств сследовательскии и техпогической промышпенВ.Н.; Кова(71) Всесоюзный научнонологический институт биности(54) АППАРАТ ДЛЯ КУТОК(57) Изобретение относии медицинской отраслямратам для купьтивированитения является ускорен ьство СССР М 1233480, кп ЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕся к микробиологической промышленности, к аппая клеток Цепью изобрее накопления биомассы. 19) Я (11) 1633814с)6 С 12 М ЗЯО БРЕТЕНИ Аппарат содержит вертикальную цилиндрическую емкость 1 с рубашкой 14 и технологическими патрубками 2, 3, 4 и 5. Аппарат снабжен приводом 16 и центрально расположенным попым валом 7 На валу 7 установлена верхняя 12 и нижняя 13 втулки, между которыми размещена пружина 17 Верхняя втулка 12 жестко закреплена на валу 7, а нижняя 13 может перемещаться вдоль вала 7. К нижней втулке 13 прикреплен фильтрующий пористый элемент 9, выполненный в виде усеченного конуса Втулки 12 и 13 прикреплены шарнирно к лопастям 8, и образованный ими шарнирный механизм обеспечивает воэможность поворота лопастей 8 в вертикальной плоскости В процессе культивирования при работе привода 16 в импульсном режиме за счет поворота лопастей 8 в вертикальной плоскостиреализуется существенно нестационарный процесс перемешивания купьтуральной среды При концентрировании клеточной суспензии в результате вращательного и возвратно-поступательного движения фильтрующего элемента 9 обеспечивается высокая степень самоочистки. Оба укаэанных обстоятельства обеспечивают уменьшение продолжительности процесса производства биологических имедицинских препаратов, 4 ип.Изобретение относится к биотехнологии, к аппаратам для культивирования кле, ток животных или человека.Целью изобретения является ускорениенакопления биомассы, 5На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - аппарат врежиме перемешивания; на фиг, 4 - аппаратв режиме фильтрации. 10Аппарат для культивирования клетоксодержит вертикальную цилиндрическуюемкость 1 с патрубком 2 для подвода питательной среды и посевного материала, патрубком 3 для подвода газа, патрубком 4 для 15отвода отработанной питательной среды ипатрубком 5 для отвода отработанного газа,В емкости 1 размещена лопастная мешалка 6 с вертикальным полым приводнымвалом 7, на нижнем участке которого под 20лопастями 8 размещен фильтрующий элемент 9, сообщенный с полостью вала 7, Лопасти 8 мешалки 6 укреплены на валу 7посредством четырехзвенного шарнирногомеханизма, состоящего из стержней 10, 25шарниров 11 и двух втулок 12 и 13, установленных на валу 7, Лопасти 8 установлены свозможностью возвратно-поступательногоперемещения относительно фильтрующегоэлемента 9. Нижняя иэ укаэанных вгулок 13 30установлена на валу 7 свободно с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вала 7. Фильтрующий элемент9 прикреплен к втулке 13 и выполнен в видеусеченного конуса, обращенного большим 35основанием вниз,Кроме того, аппарат содержит рубашку14 охлаждения, аэратор 15 и привод 16 вала7,Между втулками 12 и 13 на валу 7 уста новлена пружина 17, Полый вал 7 снабжен на крышке емкости 1 камерой 18 для сбора и отвода отработанной питательной среды,Аппарат работает следующим образом, В емкость 1 через патрубок 2 заливается питательная среда и подается посевной материал, производится термостатирование среды подачей термостатной воды в рубашку 14 через пат рубок 3. В аэратор 15 подают 50 газы на аэрацию культуральной среды. Включается привод 16 мешалкой 6, Отвод отработанных газов иэ аппарата производится через цатрубок 5. Привод 16 работает в импульсном режиме, При включенном 55 приводе 16 приводится во вращение вал 7, вместе с ним - втулки 12 и 1 3 и через стержни 10 лопасти 8, На лопасти 8 действует центробежная сила Р (см. фиг, 3), величина которой определяется выражением.( т ц " И 1 ц где Я - радиус лопасти, м;С - масса лопасти, кгс;р - ускорение свободного падения, м/с;п - частота вращения вала, обмин, Под действием равнодействуощей тангенциальных составляющих центробежной силы Р и силы тяжести С лопасти 7, сжимая пружину 17, поворачиваются на шарнирах 11 и устанавливаются в горизонтальное положение. При этом в емкости 1 создаются радиально-осевые циркуляционные потоки культуральной среды, обеспечивающие высокую интенсивность массообмена и роста клеток,При отключенном приводе 16 центробежная сила Р исчезает и под действием радиальной составляющей силы тяжести 6 и силы сжатия пружины 17 лопасти поворачиваются и устанавливаются в крайнее нижнее положение. При этом в емкости 1 создаются радиально-осевые циркуляционные потоки культуральной среды, обеспечивающие высокую ин гечсивность массообмена и роста клеток.Далее производится повторное включение привода 16, и процесс повторяегся.Гаким образом, в процессе культигированин клеток в сосуде реализуегся существенно нестационарный процесс перемешивания культуральной среды, В этом процессе участвует вся среда, находящаяся в рабочей полости сосуда, что обеспечивает равномерное распределение питательных веществ и аэрируемых газов по всему обьему, исключает появление застойных зон в аппарате и в конечном счете позволяет получить высокие массообменные характеристики и интенсиф дцировать процесс выращивания клеток,По окончании культивиронлия в аппарате при работающем в импульсом режиме приводе 16 производится концентрирование полученной клеточной суспензии путем ее фильтровании и последующего слива отработанной питательной среды. Для обеспечения фильтрования суспенэии через пористый фильтруощий зле мент 9 на нем создается перецад давления либо путем создания избыточного давленич в аппарате, либо за счет вакуумироваия полости фильтрующего элемента 9 Фиьтрующий элемент 9 прикреплен к нике 1 втулке 13 вала 7 и в процессе работы, с одной стороны, вращается вместе с валом 7,1633814 5 10 Формула изобретения 40КУЛТИВИРОВАНИ 1 КЛЕТОК, содержащий вертикальную цилиндрическую емкость с технологическими патрубками, размещенную в емкости лопастную мешалку с вертикальным полым приводным валом, на нижнем участке которого под лопастями размещен фильтрующий элемент, сообщенный с полостью вала, отличающийся тем, что, с целью ускорения накопления биомассы, лопасти мешалки укреплены на вас другой стороны, совершает возвратно-поступательное движение относительно него. В результате этого обеспечивается высокая степень самоочистки фильтрующей поверхности, а следовательно, и высокая про фзводительность фильтрования, Выполнение фильтрующего элемента 9 в виде расширяющегося книзу усеченного конуса обеспечивает возможность сползания образовавшегося на фильтрующей поверхности осадка и тем самым способствует увеличению производительности процесса фильтрования, Импульсный режим работы привода 16 обеспечивает самоочистку фильтрующей поверхности не только за счет поля центробежных сил, но и за счет переменной окружной скорости фильтрую- щего элемента 9, возникающей в процессе работы привода, Таким образом, в результате использования указанного выше ряда конструктивных признаков в аппарате обеспечивается высокая степень самоочистки культивирования клеточной суспенэии, а значит, и высокая производительность фильтрующего элемента. Отфильтрованная от клеток отработанная питательная среда отводится из камеры 18 через патрубок 4 наружу, Концентрированная клеточная суспензия, оставшаяся в аппарате, подвергается следующей технологической операции.В процессе культивирования в аппарате возможна реализация периодического обновления питательной среды. По мере роста клеток и истощения питательной среды часть питательной среды отбирается из ап 15 20 25 30 35 парата и заменяется свежей. Слив части отработанной питательной среды производится путем фильтрования культуральной жидкости с помощью фильтрующего элемента 9 и отвода ее через полый вал 7, камеру 18 на крышке аппарата и патрубок 4. Свежую питательную среду подают через патрубок 2, и процесс культивирования продолжается, Скорость вращения лопастей 8, как следует иэ вышеизложенного, определяет величину центробежной силы, вызывающей поворот лопастей 8 при вращении вала 7 мешалки 6 в рабочее положение. Предлагаемый аппарат обеспечивает уменьшение продолжительности процесса производства медицинских и биологических препаратов. ЭФфект достигается, вопервых, за счет интенсификации роста клеток в результате улучшения массообменных характеристик аппарата в процессе культивирования, во-вторых, за счет ускорения стадии концентрирования клеточной суспензии в результате увеличения производительности фильтрования, Достижению эффекта способствует также совмещение в одном аппарате двух технологических операций, что исключает необходимость проведения ряда вспомогательных операций и уменьшает количество необходимого оборудования технологических линий по производству препаратов. При культивировании клеток животных продолжительность производственного процесса уменьшается на 5. лу посредством четырехзвенного шарнирного механизма и двух втулок и установлены с возможностью возвратно- поступательного перемещения относительно фильтрующего элемента, при этом нижняя из укаэанных втулок установлена свободно и с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вала, причем фильтрующий элемент прикреплен к этой втулке и выполнен в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вниз.1633814 Составитель Т. ЗабойкинаТехред М.Моргентал КоРРектоР Л. Лукач рко каз 18 Тираж Подписн НПО "Поиск" Роспатента 13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/