[发明专利]一种双层循环系统的灌注式生物反应器及其应用方法

权利要求书

1.一种双层循环系统的灌注式生物反应器，其特征在于，包括培养罐（5）、设于培养罐（5）外部的外层循环系统、设于培养罐（5）内部的内层循环系统和气体加注系统；

所述的外层循环系统包括废弃液储存罐（1）、培养液储存罐（2）、三通阀（3）、第一蠕动泵（4A）、第二蠕动泵（4B）、培养液导入管（6）和培养液导出管（7），培养液导入管（6）一端连接培养罐（5）内部，另一端连接第二蠕动泵（4B），第二蠕动泵（4B）通过导管连接培养液储存罐（2）；培养液导出管（7）一端连接培养罐（5）内部，另一端连接第一蠕动泵（4A）；三通阀（3）包括三个出口，其第一出口连接第一蠕动泵（4A），第二出口通过导管连接培养液储存罐（2），第三出口通过导管连接废弃液储存罐（1）；

所述的内层循环系统包括设于培养罐（5）内的塔板（9）、底部导通管（12）、搅拌室，塔板（9）的底部通过底部导通管（12）与搅拌室的底部连接，内层循环系统还包括固定于培养罐（5）上部的电机（19）、与电机（19）连接的连动杆（20）、与连动杆（20）固定的桨叶（18），连动杆（20）和桨叶（18）设于搅拌室内部；所述的搅拌室还开有出液口（16），出液口（16）与培养罐（5）内部连通；

所述的气体加注系统包括气体导入管（13）、气体导出管（14），气体导入管（13）一端设于培养罐（5）外部，另一端连接搅拌室的底部；气体导出管（14）一端连接搅拌室的上部，另一端连接培养罐（5）外部。

2.根据权利要求1所述的一种双层循环系统的灌注式生物反应器，其特征在于，生物反应器还包括塔板固定接头（8）、底座（10）和底座固定杆（11），培养罐（5）开口处设有顶盖，塔板固定接头（8）一端固定于顶盖上，另一端固定塔板（9）；底座固定杆（11）一端固定于顶盖上，另一端固定底座（10），底座（10）承托塔板（9）。

3.根据权利要求2所述的一种双层循环系统的灌注式生物反应器，其特征在于，所述的搅拌室包括搅拌室底座（24）、设于搅拌室底座（24）上的搅拌室外筒（15）和搅拌室内筒（17）；连动杆（20）和桨叶（18）设于搅拌室内筒（17）内，气体导出管（14）和出液口（16）设于搅拌室外筒（15）上部。

4.根据权利要求3所述的一种双层循环系统的灌注式生物反应器，其特征在于，所述的搅拌室底座（24）的圆周上开有气体导入口（21），气体导入口（21）连接气体导入管（13），搅拌室内筒（17）底部设有气体入口（22），气体入口（22）与气体导入口（21）连通。

5.根据权利要求4所述的一种双层循环系统的灌注式生物反应器，其特征在于，所述的搅拌室内筒（17）底部还设有培养液入口（23），培养液入口（23）与底部导通管（12）连通。

6.一种应用权利要求1至5任一所述生物反应器的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1．启动外层循环系统的第二蠕动泵（4B），将培养液储存罐（2）内的培养液通过培养液导入管（6）输送到培养罐（5）内；

S2．启动内层循环系统的电机（19），通过连动杆（20）带动桨叶（18）旋转，塔板（9）的培养液通过底部导通管（12）吸引到桨叶（18）下方，沿着搅拌室内筒（17）、搅拌室外筒（15）的内壁面向上移动到达出液口（16），从出液口（16）流出搅拌室，流回到塔板（9）；

同时启动气体加注系统，混合气体从气体导入管（13）加注到搅拌室内筒（17），在桨叶（18）的搅拌作用下，混合气体溶解到培养液中，未溶解的余气及细胞排泄在培养液中的废气，从气体导出管（14）排出培养罐（5）外部；

S3．当培养罐（5）内培养液中的营养物质因被细胞吸收而降低到一定浓度，或是培养罐（5）内培养液中因细胞新陈代谢而排泄的废物浓度增加到一定浓度时，再次启动外层循环系统，通过第一蠕动泵（4A）将培养罐（5）内旧的培养液通过培养液导出管（7）、三通阀（3），抽送到废弃液储存罐（1）中。

7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述的步骤S1中，培养罐（5）内输入了所需容量的培养液后，停止外层循环系统，第二蠕动泵（4B）关闭，再进行步骤S2。

8.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述的步骤S1、S2、S3循环进行。