(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211107611.7 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 迪必尔生物工程 （上海） 有限公司 地址 201611 上海市松江区三浜路261号3 幢 (72)发明人 李雪良　钱钧弢　刘金　 (74)专利代理 机构 上海未可期专利代理事务所 (普通合伙) 31360 专利代理师 徐磊 (51)Int.Cl. C12M 1/12(2006.01) C12M 1/04(2006.01) C12M 1/00(2006.01) C12M 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种用于生物反应 器的混合换气装置 (57)摘要 本发明公开了一种用于生物反应器的混合 换气装置， 包括罩筒、 气体分布器和U型管； 所述 罩筒为倒置筒装结构， 上端封闭， 下端开口， 安装 于生物反应器内； 所述气体分布器位于罩筒底 部； 所述U型管穿过罩筒， 且二者相交处为完全密 封， U型管一端位于罩筒内部称为U型管下开口， 另一端位于罩筒外部称为U型管上开口。 本发明 与现有技术相比的优点是： 本发 明无需使用任何 额外的动力装置， 利用已有的气体管路， 通过巧 妙的管路设计， 使用连续的气流推动生物反应器 内液位上下往复运动， 同时达到液体 混合与气体 交换地目的， 适用于哺乳动物细胞培养反应器， 尤其适用于微小型反应器， 尤其适用于一次性微 型细胞培 养反应器。 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 CN 115261197 A 2022.11.01 CN 115261197 A 1.一种用于生物反应 器的混合换气装置， 其特 征在于： 包括 罩筒、 气体分布器和U型 管； 所述罩筒为倒置筒装结构， 上端封闭， 下端开口， 安装于生物反应 器内； 所述气体分布器位于罩筒底部； 所述U型管穿过罩筒， 且二者相交处为完全密封， U型管一端位于罩筒内部称为U型管下 开口， 另一端位于罩筒外 部称为U型 管上开口。 2.根据权利要求1所述的一种用于生物反应器的混合换气装置， 其特征在于： 所述罩筒 下部外侧包裹有滤网， 用于基于微载体的动物细胞 悬浮培养。 3.根据权利要求2所述的一种用于生物反应器的混合换气装置， 其特征在于： 所述滤网 的孔径为80微米。 4.根据权利要求2或3所述的一种用于生物反应器的混合换气装置， 其特征在于： 所述 滤网由不锈钢材质制成。 5.根据权利要求2所述的一种用于生物反应器的混合换气装置， 其特征在于： 所述罩筒 下部设有两个与生物反应 器相通的开口， 并分别安装用单向进液阀和单向出 液阀。 6.根据权利要求1所述的一种用于生物反应器的混合换气装置， 其特征在于： 所述气体 分布器至少为 一个。 7.根据权利要求1所述的一种用于生物反应器的混合换气装置， 其特征在于： 所述U型 管至少为 一个。 8.根据权利要求1所述的一种用于生物反应器的混合换气装置， 其特征在于： 所述罩筒 和U型管一体成型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115261197 A 2一种用于生物反 应器的混合换气装 置 技术领域 [0001]本发明涉及换气装置， 尤其涉及一种用于生物反应 器的混合换气装置 。 背景技术 [0002]生物反应器的目的在于为所培养的细胞提供适合其生长或者产品合成的最优环 境。 这些环 境参数包括但 不限于溶氧(DO)、 二氧化碳分压(pCO2)、 酸度(pH)、 渗透压、 离子强 度、 底物浓度、 温度、 压强、 剪切应力等。 维持这些参数恒定和均一的方式一般是通过内部搅 拌。 但是， 由于搅拌带来的剪切力对细胞有较大的损害， 细胞培养生物反应器搅拌速率很 低， 造成混合效果较差。 反应器体积大了以后也无法保证各 处浓度的均一性。 尤其是在细胞 浓度较高时， 即便是反应器体积不是很大， 混合不 足也会造成局部代谢废物积累， pH偏离最 优值等情况， 影响细胞的生长和产 物的合成， 严重时造成细胞的凋亡。 虽然有 各种不同的搅 拌桨设计旨在降低剪切力， 但是只要 是采用这种形式的搅拌， 问题就无法从根本上避免。 因 此， 动物细胞培养反应器的体积通常被限制在了1 ‑2m3， 仅在特殊情况下有 达到20m3的。 气升 式生物反应器没有搅拌部件， 靠通气后在上升管和降液管之间产生的静压差连续推动反应 器内液体的循环流动， 具有 结构简单、 剪切力低等有点， 适合大规模、 高密度动物细胞培养。 然而气升式反应器的混合， 依赖于较大的气体流量和较小气泡。 但是， 动物细胞耗氧量较 小， 无需大量通气； 而且微小气泡破裂时产生的剪切作用对细胞也有较大的损害。 传统气 升 式反应器还有一个不 足是其需要一定的高度以产生足够的静压差来推动液体循环和混合， 无法操作在低液位。 公开号为110257227B， 专利号为ZL201910535312.5的中国发明专利公 开了一种用于动物细胞培养的生物反应器， 解决了快速混合和剪切之间的矛盾， 但该设计 结构复杂， 运行维护成本较高。 公开号为112410222A， 专利号为ZL2020112 09231.5的中国发 明专利公开了一种用于动物细胞培养的多室鼓泡塔生物反应器， 但该设计结构及运行仍然 十分复杂， 且该方案中无法完全避免气泡与细胞接触产生伤害。 此外额外的管路和阀门使 该方案只能应用于大规模生物反应器。 因此， 研发一种用于生物反应器的混合换气装置， 成 为本领域 技术人员亟 待解决的问题。 发明内容 [0003]本发明是为了解决上述不足， 提供了一种用于生物反应器的混合换气装置。 该装 置基于流体力学原理， 通过巧妙的管路设计， 在不使用任何阀门的前提下， 使用连续的气流 推动反应器内的液体在垂直方向往复运动， 达到无搅拌混合的目的。 同时， 该装置还可以同 时为生物反应 器通气， 提供细胞生长所需的氧气并排出CO2。 [0004]本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现： 一种用于生物反应器的混合换气 装置， 其特 征在于： 包括 罩筒、 气体分布器和U型 管； 所述罩筒为倒置筒装结构， 上端封闭， 下端开口， 安装于生物反应 器内； 所述气体分布器位于罩筒底部； 所述U型管穿过罩筒， 且二者相交处为完全密 封， U型管一端位于罩筒内部称为U型说　明　书 1/4 页 3 CN 115261197 A 3