Аппарат для культивирования клеток

Аппарат для культивирования клеток

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретские относится к устройствам для выращивания клеток и животных тканей поверхностным способом и может быть использовано в микробиологической, химико-фармацевтической и медипиртской промьшшенности. Цель изобретения заключается в повьйаении выхода биомассы путем равномерного однородного распределения скоростей на поверхности ростовьпч дисковых элементов. Аппарат состоит КЗ горизонтального 11,илиндрического корпуса 1 со съемной крышкой 2. Внутри корпуса 1 размещены ростовые дисковые элементы 3 из пористого материала, укрепленные в ряд на (О СЛ 7/ 1чЭ СО 05 ел О)

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН (S» 4 C 12 М 3!04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 390077 1/28 — 13 (22) 28.05.85 (46) 15.03.87. Бюл. № 10 (71) Днепропетровский химико †технологический институт им. Ф.З.Пзержинского (72) Е.А.Боровик и В.П.Мельник (53) 663.14.032(088.8) (56) Патент Великобритании ¹ 2055397А,i кл. С ) 2 М 1/14, 1980.

Патент США - 3830155, кл. С 12 М 3/04, 1974.

Патент СИА 11- 3028314, кл. С 12 М 3/04, 1962 °

Патент СНА №- 4208483, кл. С 12 М 3/04, 1980.

Патент СПА ¹ 4377639, кл, С 12 H 3/04, 1983, (54) АГХ АРА: .! Б KУПЬТИВМРОВЬН1Я

1ЛБ i0K (57) 11зо рете -г = относится к устройс-вам ля вырашивания клеток и животных тканей поверхностным способом ..; мо;кет бьыть использовано в м, кробио1-огггческой, химико-фармацевтической и ме;рпинской промышленности. Цель из""-Cpezevsm заключается в повышении выхода биомассы путем равномерного однородного распределения скоростей на поверхности ростоАппарат тоит из гори =:ñ-.:га. вЂ,нного цилиндрического корпуса l со съемной крышкой

2. Внутри ког,::уса 1 размещены ростовые дисковые злементы 3 из пористога материала, укрепленнме в ряд на

i 296576 держателе, состоящем из двух торцовых дисков 4, прикрепленных к ним стержней 5, служащих для фиксации ростовых дисковых элементов З.Аппарат имеет центральный приводной вал

6 и снабжен рядом дополнительных держателей аналогичной описанной выше конструкции, причем все держатели размещены равномерно по окружности вокруг приводного вала 6. Держатели установлены в корпусе аппарата с воэможностью планетарного движения, которое достигается тем, что снаружи приводного вала 6 дополнительно соосно ему размещена неподвижная ось 7 и торцовые диски 4 имеют с

Изобретение 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 скорости точки, лежащей на наружном диаметре ростовых дисковых элементов, от времени., Аппарат состоит из горизонтального цилиндрического корпуса 1 со съемной крышкой 2. Внутри корпуса I 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 3 ° Аппарат имеет центральный приводной вал 6 и снабжен рядом дополнительных держателей аналогичйеи зацепление (фрикционное ипи зубчатое), Снаружи неподвижной оси 7 соосно ей с зазором установлена также наружная магнитная муфта 8. На торцовых дисках 4 неподвижно закреплены цапфы 9, которые с возможностью вращения входят в отверстие наружной магнитной муфты 8, На приводном валу 6 напротив наружных магнитных муфт 8 закреплены внутренние магнитные муфты 10, приводной вал

6 установлен в подшипниках 11. На стержнях 5 держателей неподвижно закреплены упоры, служащие для фиксации ростовых дисковых элементов

3 от осевого перемещения. 5 ил. ной описанной выше конструкции, причем все держатели размещены равномерно по окружности вокруг приводного вала 6, Держатели установлены

5 в корпусе аппарата с возможностью планетарного движения. Это достигается тем, что снаружи приводного вала 6 дополнительно соосно ему размещена неподвижная ось 7 и торцовые диски 4 имеют с ней зацепление (фрикционное или зубчатое). Снаружи неподвижной оси 7 соосно ей с зазором установлена также наружная магнитная муфта 8. На торцовых дисках 4 неподвижно закреплены цапфы 9, которые с возможностью вращения входят в отверстие наружной магнитной муфты 8. На приводном валу 6 напротив наружных магнитных муфт 8 закреплены

2О внутренние магнитные муфты 10, приводной вал 6 установлен в подшипниках 11. На стержнях 5 держателей неподвижно закреплены упоры 12, служащие для фиксации ростовых дисковых элементов 3 от осевого перемещения.

Аппарат имеет штуцера 13 и 14 для входа и выхода стерильного воздуха, штуцера 15 и 16 для входа и выхода питательной среды, смотровой

30 штуцер 17, а также опоры 18.

Аппарат для культивирования клеток работает следующим образом, Простерилизованнмй аппарат заполняют напои он ину пита тельной г р »вЂ”

96576

4 ростовые дисковые элементы 3 перемещаются в жидкости, где к культуре подводятся свежие питательные вещества, а другую половину периода они перемещаются в воздухе, где пооисходит насыщение монослоя культуры кислородом. Таким образом происходит рост и развитие клеточной по пуляции, жизненный цикл которой coct0 тоит в последовательном чередовании циклов погружения в жидкую питательную среду и движения в воздушном пространстве.

При планетарном движении росто15 вых дисковых элементов 3 абсолютная скорость V,(t) точки на иих складывается из скорости переносного движения вокруг оси аппарата V„ (t) и окружной скорости точки при ее вра20 шенин вместе с диском вокруг его оси V (фиг. 4)

V„ (t)=V„ (t)+V,, где V (t)=r„(t)v — скорость перенос25 ного движения;

V =r ud — скорость окружного движения;

r„,(t) — 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 поворачивают о на 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

V, (г)о

55 дой и засевают тканеной культурой или клетками. Затем приводят во вращение приводной вал.-6. Так как внутренние магнитные муфты 10, 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, соверг ают также вращательное движение вокруг собственной оси. Таким образом, торцовые диски 4 совершают сложное планетарное движение, состоящее иэ вращательного движения относительно.осн 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 anг„(t)=)R +г +2г сози) -- t;

r — радиус точки на диске; — угловая скорость вращения приводного вала;

, — угловая скорость вращения ростовых дисковых элементов

3 вокруг собственR ной оси (M,= > --). гд

С учетом приведенных обозначений

Следовательно, скорость на ростовом дисковом элементе 3 изменяется по гармоническому закону с частотой м)(фиг. 5), Таким образом, в течение перио— да 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 эон

5 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 fO 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 íà 20 поверхности последних и, соответственно, увеличение выхода биомассы.

В аппарате можно проводить культивирование как в периодическом, так и в непрерывном режиме. В по- 25 следнем случае свежая питательная среда поступает по штуцеру 15 и отводится по штуцеру 16.

Аппарат позволяет легко осуще- 30 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 4п 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 (фиг, 5), для точек, удаленных от оси аппарата на 0,405 и 0,055 м, в предлагаемом устройстве коэффициент неравномерности К, определяемый как отношение максимальной и минимальной скоростей на поверхности ростовых дисковых элементов (K=V„ /Ч„""") в 2,! раза ниже, чем для прототипа при тех же геометрических размерах, Вследствие улучшения однородности распределения скоростей на поверхности ростовых дисковых элементов условия роста клеток во всех зонах ростовых дисковых элементов одинаковы, что позволяет подбирать оптимальные условия роста клеток для всей популяции, в частности частоту вращения приводного вала, и увеличить тем самым выход биомассы.

Формула и з обретения

Аппарат 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 шийся 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, !

296576

1296576

Составитель Г.Лошкарева

Редактор А,Огар Техред А.Кравчук Корректор И.Эрдейи

Заказ 717!28 Тираж 500 ) Подписное

ЗНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Иосква, Ж-35, Раунская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

8"С

7 Т «Т «Т ХТ T 77 Х Т УТ NT ИТ Т . Г 4 йГ Я

Я 6 4 3 Q 2 72

Фиг.Ю