[发明专利]垂直震荡生物反应器及高通量反应器组

说明书

本发明提供了一种垂直震荡生物反应器，所述垂直震荡生物反应器包括用以收容反应液的反应容器、放置在所述反应容器内的磁棒、用以驱动所述磁棒在所述反应容器内上下运动的驱动组件，所述磁棒采用磁性材料或者导磁材料制得，所述磁棒的密度小于等于所述反应容器内反应液的密度，所述驱动组件带动所述磁棒运动。本发明的垂直震荡生物反应器，通过设置磁棒和驱动件，从而可以带动所述磁棒在所述反应容器内上下运动，打破传统水平搅拌反应器搅拌效率与剪切力之间的矛盾，以极低的剪切力完成气液混合过程，以及靠磁棒对气液界面的扰动达到促进气液传质的目的。

技术领域

本发明涉及一种垂直震荡生物反应器及高通量反应器组。

背景技术

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。传统的搅拌釜反应器中，包括实验室规模细胞培养常用的转瓶，维持这些参数恒定和均一的方式是通过内部搅拌。其中搅拌桨为水平方向，与反应容器横截面平行。此种搅拌容易形成漩涡，影响搅拌效果。为了克服这一缺点一般搅拌釜反应器需要安装挡板，但这又造成较高的剪切，对细胞有较大的损害。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水平形式的搅拌，问题就无法从根本上避免。同时，为了给反应器内的细胞提供氧气，生物反应器一般需要通气操作。为了提高传氧效率，常常使用微孔气体分布器。然而研究发现，小气泡在气液界面破裂时产生的剪切作用对细胞也有较大的损害，甚至大于搅拌造成的损伤。为了解决上述矛盾，有人发明了波浪式运动的袋式生物反应器。这种反应器将培养液平摊成很大的面积，主要靠气液界面进行直接的换气，而液相内的混合，靠的是整个反应袋的摆动。这种设计决定了这种反应器占地面积非常大，不适合作为高通量平行反应器使用。

有鉴于此，有必要对现有的生物反应器予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垂直震荡生物反应器，以解决现有生物反应器水平方向搅拌造成剪切力较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种垂直震荡生物反应器，所述垂直震荡生物反应器包括用以收容反应液的反应容器、放置在所述反应容器内的磁棒、用以驱动所述磁棒在所述反应容器内上下运动的驱动组件，所述磁棒采用磁性材料或者导磁材料制得，所述磁棒的密度小于等于所述反应容器内反应液的密度，所述驱动组件带动所述磁棒运动。

作为本发明的进一步改进，所述磁棒的密度小于所述反应容器内反应液的密度，所述磁棒的端部开设有凹槽或者孔洞。

作为本发明的进一步改进，所述反应容器包括具有开口的收容本体、用以遮盖或者打开所述开口的盖体。

作为本发明的进一步改进，所述盖体上设有用以向所述反应容器内供气的进气口、用以供所述反应容器内废气排出的出气口，所述反应容器还包括自所述进气口凸伸入所述反应容器的进气管，所述进气口和所述出气口设置在所述盖体的两端。

作为本发明的进一步改进，所述盖体上设有取样口，所述反应容器还包括自所述取样口凸伸入所述反应容器的取样管，所述取样口靠近所述盖体的一端设置。

作为本发明的进一步改进，所述盖体上设有至少一个用以向所述反应容器内补充料液的补料口。

作为本发明的进一步改进，所述驱动组件包括设置在所述反应容器外的磁性件、用以驱动所述磁性件运动的驱动件，所述驱动件带动所述磁性件运动而带动所述磁棒运动。

作为本发明的进一步改进，所述磁性件包括设置在所述反应容器两侧的两个磁性杆、连接两个所述磁性杆的连接件，两个所述磁性杆的磁极相反，所述驱动件包括驱动电机、连接所述驱动电机和所述磁性件的圆周转线性转化装置。

作为本发明的进一步改进，所述驱动组件包括设置在所述反应容器两侧的多个电磁铁，改变多个电磁铁的磁性带动所述磁棒运动。