[实用新型]一种塔板型灌注式生物反应器的调节装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及医疗器械中的生物反应器技术领域，更具体地，涉及一种塔板型灌注式生物反应器的调节装置。 

背景技术

现有生物反应器的结构如图1所示，其功能是在体外制造一个与体内相似的环境，以加速培养细胞、形成组织乃至器官的系统，可广泛应用于器官缺损患者替代、构建、保持或增强其组织功能，以及生物制药等领域。其原理为根据细胞在体内生长微环境的生理、物理、化学特性，利用工程技术，在体外构建一套装置，使其能提供与体内相近的微环境，以利于细胞在该体外微环境中进行增殖、分化，以及形成组织乃至器官。 

图1为现有的灌注式生物反应器的结构示意图，图1中，培养液储存罐2中的培养液通过导管由蠕动泵6抽取到培养罐7中支架8的入口，透过支架8，流入到培养罐7中，培养罐7中的培养液通过导管由蠕动泵4从培养罐7中抽出，通过三通阀5，回流到培养液储存罐2或从导管3流入废弃液储存罐1中。含有氧气的气体从导气管9中加到培养液中，培养液中的废气也可通过导气管9排出。支架8多为多孔介质材料，种植在支架8内的细胞与流过支架的培养液之间存在营养物质与新陈代谢排泄物的交换过程。细胞可在反应器中进行大规模增殖，也可进而进行细胞分化。 

为在生物反应器中实现放大培养，现有的可行方案为将图1中的支架8用一种塔板装置实现，如图2所示，将一组平板通过穿过平板中心的导流管12平行地组装在一起，外形呈塔形，称为塔板13。塔板13竖直地放置在充满培养液的反应釜10内，培养液从培养液入口11流入反应釜10内，再从塔板13的层间流向塔板内导流管12侧壁上的孔，再从塔板内导流管12的管内流向培养液出口14，从而在塔板13的各层面上形成流动的灌注流，塔板13各层面上流体流动的速度，对塔板内细胞培养的效果有重要影响。 

竖直放置在充满培养液的反应釜10内的塔板13，随着液面下深度的增加，所受的液体静压力也会增加，图2中塔板13内导流管12侧壁上孔的几何结构参数如果都相同，则塔板13不同层面上的流体因液体静压力的不同而产生不同的流速，从而导致不同塔板13层面上细胞培养的效果不同，使得采用塔板型的放大培养方式获得的细胞培养效果不一致。即现有塔板型灌注式生物反应器主要存在以下不足： 

（1）现有塔板型灌注式生物反应器在采用塔板装置进行放大培养时，会获得不一致的流体剪切力作用效果。

（2）现有塔板型灌注式生物反应器不能调节其关键的结构参数，难以获得一致性的流体流速产生的流体剪切力。 

（3）现有塔板型灌注式生物反应器在放大培养上缺乏结构参数优化方法，难以实现在各层塔板间都获得对细胞培养最优的流体剪切力。 

发明内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种塔板型灌注式生物反应器的调节装置，其可解决细胞在放大培养过程中对流体流速产生的流体剪切力的一致性问题。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种塔板型灌注式生物反应器的调节装置，包括导流管，导流管的外壁上设有多个导流口，其中，还包括调节阀和塔板，塔板设于调节阀上，调节阀设于导流管的外壁上，所述的调节阀设有多个用于遮挡导流口的调节挡板。关键的几何结构参数为导流口的大小，该结构参数能影响塔板层间的培养液流向塔板导流管内的流动流速。本实用新型中，可旋转调节阀，调节挡板遮挡导流口，从而可以改变该导流口的入流截面积大小，进而调节培养液流入该导流口的流动速度。 

进一步的，调节阀设有内环面，内环面紧贴导流管的外壁；调节挡板上开有固定螺孔，螺丝穿过固定螺孔将调节阀与导流管固定。调节阀套入导流管外部，调节阀可旋转调节，进而通过调节挡板遮挡导流口，当调节位置合适时，用螺丝穿过固定螺孔将调节阀与导流管固定。 

进一步的，所述的调节阀主体为圆环状结构，调节挡板设于调节阀主体的上表面。所述的调节阀还设有支撑底面，支撑底面支撑塔板。装配时，调节阀套入导流管外部，调节阀可旋转调节，支撑底面可支撑塔板，调节阀主体为圆环状结构与塔板的形状相匹配，安装方便。 

具体的，所述的调节挡板为矩形结构，调节挡板数量为6个，其沿内环面的圆周设置，相邻调节挡板之间的圆心角为60度。调节挡板的高度决定塔板间的高度，旋转调节阀，使得调节挡板部分遮挡塔板内导流管外壁上导流口，从而可以调节流体进入该导流口的截面积大小，该截面积大小即为塔板结构的关键结构参数，调节该参数可以实现塔板内流体流速的调节。