Аппарат для культивирования клеток

(ъ 4 С 12 М 3/О ЕНИЯ 11 Я 1 П 1 МВЦ 10 В 13 ко в техЗ.,Лзев оФ 20553 остосто- Ж ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ(71) Днепропетровский химлогический институт им. йжинского(571 Пзобрете:.пе относится к устройс-.вам ля выращивания клеток и животных ткансй поверхностным спос бом .; мо;кет быть использовано в микробиологической, химико-фармацевтической и медипинской промышленности, Цель изобретения заключается в повышении выхода биомассы путем равномерного однородного распределения скоростей на поверхности ростодисковых зле.".ентов. Аппарат состоит из горпзо . в .ального цилиндрического корпуса 1 сс съемной крышкой 2. Внутри ког,:;уса 1 размещены р вые дисковыс злементы 3 из пори го материала, укрепленнье в ряд на1296576 держателе, состоящем из двух торцовых дисков 4, прикрепленных к нимстержней 5, служащих для фиксацииростовых дисковых элементов З,Аппарат имеет центральный приводной вал6 и снабжен рядом дополнительныхдержателей аналогичной описанной выше конструкции, причем все держатели размещены равномерно по окружносФти вокруг приводного вала 6. Держа"тели установлены в корпусе аппаратас воэможностью планетарного движения,которое достигается тем, что снаружи приводного вала 6 дополнительносоосно ему размещена неподвижнаяось 7 и торцовые диски 4 имеют с 1Изобретение относится к устройствам для выращивания клеток и животных тканей поверхностным способом и может быть использовано в микробиологической, химико-Фармацевтической и медицинской промышленности.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. 1; на фиг. 4 - схема движения ростовых дисковых элементов с эпюрой скоростей, на фиг, 5 - график зависимости скооости точки, лежащей на наружном диаметре ростовых дисковых элементов, от времени., Аппарат состоит из горизонтального цилиндрического корпуса 1 со съемной крышкой 2. Внутри корпуса 1 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 3Аппарат имеет центральный приводной вал 6 и снабжен рядом дополнительных держателей аналогич- В йеи зацепление (Фрикционное ипи зубчатое), Снаружи неподвижной оси 7соосно ей с зазором установлена также наружная магнитная муфта 8. Наторцовых дисках 4 неподвижно закреплены цапфы 9, которые с возможностью вращения входят в отверстиенаружной магнитной муфты 8, На приводном валу 6 напротив наружных магнитных муфт 8 закреплены внутренниемагнитные муфты 10, приводной вал6 установлен в подшипниках 11. Настержнях 5 держателей неподвижнозакреплены упоры, служащие для Фиксации ростовых дисковых элементов3 от осевого перемещения, 5 ил. ной описанной выше конструкции, причем все держатели размещены равномерно по окружности вокруг приводного вала 6, Держатели установленыв корпусе аппарата с возможностьюпланетарного движения. Это достигается тем, что снаружи приводного вала 6 дополнительно соосно ему размещена неподвижная ось 7 и торцовыедиски 4 имеют с ней зацепление (Фрикционное или зубчатое). Снаружи неподвижной оси 7 соосно ей с зазоромустановлена также наружная магнитная муфта 8, На торцовых дисках 4неподвижно закреплены цапфы 9, которые с возможностью вращения входятв отверстие наружной магнитной муфты 8. На приводном валу 6 напротивнаружных магнитных муфт 8 закреплены 2 О внутренние магнитные муфты 10, приводной вал 6 установлен в подшипниках 11. На стержнях 5 держателейнеподвижно закреплены упоры 12, служащие для Фиксации ростовых дисковыхэлементов 3 от осевого перемещения.Аппарат имеет штуцера 13 и 14для входа и выхода стерильного воздуха, штуцера 15 и 16 для входа ивыхода питательной среды, смотровой 30 штуцер 17, а также опоры 18.Аппарат для культивирования клеток работает следующим образом,Простерилизованнмй аппарат заполняют наполовину питательной гр -12 96576 4ростовые дисковые элементы 3 перемещаются в жидкости, где к культуреподводятся свежие питательные вещества, а другую половину периода ониперемещаются в воздухе, где пооисходит насыщение монослоя культурыкислородом. Таким образом происходит рост и развитие клеточной популяции, жизненный цикл которой сос тоит в последовательном чередовании циклов погружения в жидкую питательную среду и движения в воздушномпространстве.При планетарном движении росто вых дисковых элементов 3 абсолютнаяскорость С,(г.) точки на иих складывается из скорости переносного движения вокруг оси аппарата 7 (Г) иокружной скорости точки при ее вра шенин вместе с диском вокруг егооси 7 (Лиг. 4)7 (г)=Ч (е)+7 где 7 (с)=г(г.)и) - скорость перенос ного движения;Ч =г иЭ - скорость окружного движения;г,.(Т) - радиус переносного движения; 35 парат 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 поворачиваютона 180 для прикрепления клеток или тканей к другой части ростовых дисковых элементов 3. Процесс культивирования проводят при горизонтальном положении аппарата при перемешивании 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 питательной средой наполовину, то половину периода вращения вокруг оси аппарата 40 55 дой и засевают тканеной культурой или клетками. Затем приводят во вращение приводной вал.-6. Так как внутренние магнитные муфты 1 О, укрепленные на валу 6, связаны магнитными силовыми линиями с внешними магнитными муфтами 8, то последняя также вращается. 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 иэ вращательного движения относительно оси 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 перемешивание питательной среды и суспендирование в ней клеток или тканей. Затем апг(С)=К +г +2 г".,созц) - - с;га г - радиус точки надиске;- угловая скоростьвращения приводного вала;о), - угловая скоростьвращения ростовыхдисковых элементов3 вокруг собственКной оси (в),=сд в ),гд С учетом приведенных обозначенийСледовательно, скорость на ростовом дисковом элементе 3 изменяется по гармоническому закону с ча" стотой м)(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 эон5 129657 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 скоростей, так и воэможность "голодания" клеток в зонах с низкими скоростями 10 и низкой скоростью подвода веществ, Это способствует улучшению условий роста и увеличению выхода биомассы.Стерильный воздух поступает по штуцеру 13, отработанный воздух 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 следнем случае свежая питательная среда поступает по штуцеру 15 и отводится по штуцеру 16. Аппарат позволяет легко осуще ствлять осмотр, мойку и замену как целых держателей, так и отдельных ростовых дисковых элементов 3, для чего снимают верхнкио крышку 2.Таким образом, оснащение предлагаемого аппарата для культивирования клеток дополнительными держателями, служащими для фиксации ростовых дисковых элементов, размещенными равномерно по окружности 40 вокруг вала и установленными с возможностью планетарного движения, позволяет улучшить однородность распределения скоростей на поверхности ростовых дисковых элементов, в сравнении с прототипом, в котором ростовые дисковые элементы установлены на центральном валу и совершают лишь вращательное движение,Например (Лиг, 5), для точек,удаленных от оси аппарата на 0,405и 0,055 м, в предлагаемом устройстве коэйфициент неравномерности К,определяемый как отношение максимальной и минимальной скоростейна поверхности ростовых дисковыхэлементов (К=7 /Ч) в 2, разаниже, чем для прототипа при тех жегеометрических размерах,Вследствие улучшения однородности распределения скоростей на поверхности ростовых дисковых элементов условия роста клеток во всехзонах ростовых дисковых элементоводинаковы, что позволяет подбиратьоптимальные условия роста клетокдля всей популяции, в частности частоту вращения приводного вала, иувеличить тем самым выход биомассы.Формула изобретенияАппарат 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, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения 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, 296576сударственногоаи изобретений и а, Ж, Рауиск Подписомитета СССРоткрытийя наб д, 4/5